Cientistas decidem capturar um buraco negro – uma explosão fotobombada: WebCuriosos

Quando você olha por tempo suficiente para o coração de uma galáxia para tentar vislumbrar o buraco negro que ali se esconde, isso pode não ser tudo o que você percebe.

Quando uma enorme colaboração direcionou telescópios de todo o mundo para o coração da galáxia M87 em 2018, num esforço bem sucedido para capturar detalhes do seu buraco negro supermassivo, eles também conseguiram observar algumas das travessuras selvagens em que esse buraco negro se envolve.

Agora, os astrônomos descobriram que uma dessas travessuras foi um arroto colossal – uma erupção de raios gama de um dos poderosos jatos de plasma lançados dos pólos do buraco negro enquanto ele se alimenta.

“Tivemos a sorte de detectar uma explosão de raios gama do M87 durante a campanha de múltiplos comprimentos de onda do Event Horizon Telescope,” diz o astrofísico Giacomo Príncipe da Universidade de Trieste, na Itália.

“Isto marca o primeiro evento de explosão de raios gama observado nesta fonte em mais de uma década, permitindo-nos restringir com precisão o tamanho da região responsável pela emissão de raios gama observada.”

M87, localizado a pouco menos de 55 milhões de anos-luz da Via Láctea, foi escolhido para a primeira imagem da humanidade da sombra de um buraco negro supermassivo, em parte porque o seu buraco negro central está sugando ativamente material de uma enorme nuvem de material ao seu redor.

O atrito e a gravidade em ação na nuvem de material a aquecem e fazem com que ela brilhe. Essa é a fonte da luz que você vê na imagem do M87*. Mas um buraco negro supermassivo em alimentação também exibe frequentemente outro fenômeno: jatos astrofísicos.

Os cientistas pensam que estes são gerados por uma interação entre o material e o campo magnético externo do buraco negro.

À medida que o material cai da borda interna do disco de gás e poeira girando em torno do buraco negro como água em um ralo, parte dele é desviado ao longo das linhas do campo magnético fora do horizonte de eventos. É acelerado até aos pólos, onde é lançado no espaço a velocidades tremendas, aproximando-se da luz no vácuo.

Estes são os jatos astrofísicos, e o M87 possui outros proeminentes. As observações dos buracos negros da galáxia têm ajudado os cientistas a compreender melhor este processo, com as observações mais detalhadas já obtidas da região de onde os jatos são lançados.

À medida que se afastam da galáxia em direção ao espaço intergaláctico, os jatos de um buraco negro supermassivo podem interagir com os objetos que encontram, bem como gerar uma turbulência bastante selvagem.

Acredita-se que as erupções de raios gama vistas ocasionalmente desses jatos sejam o resultado de bolhas de material que caem no jato e são aceleradas a energias extremamente altas, resultando em erupções de luz de raios gama de alta energia.

Como você pode imaginar, isso os torna um tanto imprevisíveis. Você não pode planejar observar um; você só precisa torcer para estar procurando no lugar certo na hora certa.

O clarão capturado acidentalmente pelo Telescópio Event Horizon foi um estrondo. Durou três dias, duração que corresponde a uma região de emissão inferior a 170 unidades astronómicas – cerca de 170 vezes a distância entre a Terra e o Sol.

“A rápida variabilidade nos raios gama indica que a região de erupção é extremamente pequena, apenas aproximadamente dez vezes o tamanho do buraco negro central,” explica o astrofísico Daniel Mazin da Universidade de Tóquio.

“Curiosamente, a acentuada variabilidade observada nos raios gama não foi detectada em outros comprimentos de onda. Isto sugere que a região do reflexo tem uma estrutura complexa e exibe características diferentes dependendo do comprimento de onda.”

Curiosamente, a assimetria do anel de luz em torno do buraco negro mudou em relação ao clarão. A assimetria apresenta-se como seções mais brilhantes e mais escuras do anel; quando o clarão foi observado, essas manchas de relativo brilho e obscuridade se moveram, sugerindo uma relação entre o anel e o clarão.

A natureza do relacionamento é atualmente um mistério; os pesquisadores não conseguiram identificar a fonte da emissão de raios gama ou o que a causou. Mas as observações fornecem-nos novas informações que podem ajudar a restringir futuros esforços de investigação.

“Como e onde as partículas são aceleradas em jatos de buracos negros supermassivos é um mistério de longa data”, diz a astrofísica teórica Sera Markoff da Universidade de Amsterdã.

“Pela primeira vez, podemos combinar imagens diretas das regiões próximas do horizonte de eventos durante explosões de raios gama a partir de eventos de aceleração de partículas e testar teorias sobre as origens das explosões.”

A pesquisa foi publicada em Astronomia e Astrofísica.