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Usando o Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), os astrônomos detectaram sinais de um ‘ponto quente’ orbitando Sagitário A*, o buraco negro no centro de nossa galáxia. A descoberta nos ajuda a entender melhor o ambiente enigmático e dinâmico do nosso buraco negro supermassivo.
“Achamos que estamos olhando para uma bolha quente de gás girando em torno de Sagitário A* em uma órbita semelhante em tamanho à do planeta Mercúrio, mas fazendo um loop completo em apenas cerca de 70 minutos. Isso requer uma velocidade alucinante de cerca de 30% da velocidade da luz!” diz Maciek Wielgus do Instituto Max Planck de Radioastronomia em Bonn, Alemanha, que liderou o estudo publicado hoje em Astronomia e Astrofísica.
As observações foram feitas com o ALMA nos Andes chilenos – um radiotelescópio de propriedade do Observatório Europeu do Sul (ESO) – durante uma campanha da Colaboração do Event Horizon Telescope (EHT) para capturar imagens de buracos negros. Em abril de 2017, o EHT conectou oito radiotelescópios existentes em todo o mundo, incluindo o ALMA, resultando na primeira imagem lançada recentemente de Sagitário A*. Para calibrar os dados EHT, Wielgus e seus colegas, que são membros da Colaboração EHT, usaram dados ALMA registrados simultaneamente com as observações EHT de Sagitário A*. Para surpresa da equipe, havia mais pistas sobre a natureza do buraco negro escondido nas medições apenas do ALMA.
Por acaso, algumas das observações foram feitas logo após uma explosão ou explosão de energia de raios-X ser emitida do centro de nossa galáxia, que foi detectada pelo Telescópio Espacial Chandra da NASA. Acredita-se que esses tipos de erupções, observados anteriormente com telescópios de raios-X e infravermelhos, estejam associados aos chamados ‘pontos quentes’, bolhas de gás quente que orbitam muito rápido e perto do buraco negro.
“O que é realmente novo e interessante é que tais erupções só estavam claramente presentes até agora em observações de raios-X e infravermelhos de Sagitário A*. Aqui vemos pela primeira vez uma forte indicação de que pontos quentes em órbita também estão presentes em observações de rádio “, diz Wielgus, que também é afiliado ao Centro Astronômico Nicolaus Copernicus, Polônia e à Iniciativa Buraco Negro da Universidade de Harvard, EUA.
“Talvez esses pontos quentes detectados em comprimentos de onda infravermelhos sejam uma manifestação do mesmo fenômeno físico: à medida que os pontos quentes emissores de infravermelho esfriam, eles se tornam visíveis em comprimentos de onda mais longos, como os observados pelo ALMA e pelo EHT”, acrescenta Jesse Vos, um Aluno de doutorado na Radboud University, na Holanda, que também esteve envolvido neste estudo.
As erupções foram pensadas por muito tempo para se originar de interações magnéticas no gás muito quente que orbita muito perto de Sagitário A*, e as novas descobertas apoiam essa ideia. “Agora encontramos fortes evidências de uma origem magnética dessas erupções e nossas observações nos dão uma pista sobre a geometria do processo. Os novos dados são extremamente úteis para construir uma interpretação teórica desses eventos”, diz a coautora Monika Mo. cibrodzka da Universidade Radboud.
O ALMA permite que os astrônomos estudem a emissão de rádio polarizada de Sagitário A*, que pode ser usada para desvendar o campo magnético do buraco negro. A equipe usou essas observações em conjunto com modelos teóricos para aprender mais sobre a formação do ponto quente e o ambiente em que está inserido, incluindo o campo magnético em torno de Sagitário A*. Sua pesquisa fornece restrições mais fortes sobre a forma desse campo magnético do que observações anteriores, ajudando os astrônomos a descobrir a natureza do nosso buraco negro e seus arredores.
As observações confirmam algumas das descobertas anteriores feitas pelo instrumento GRAVITY no Very Large Telescope (VLT) do ESO, que observa no infravermelho. Os dados do GRAVITY e do ALMA sugerem que a erupção se origina em um aglomerado de gás girando em torno do buraco negro a cerca de 30% da velocidade da luz no sentido horário no céu, com a órbita do ponto quente quase de frente. .
“No futuro, devemos ser capazes de rastrear pontos quentes em frequências usando observações coordenadas de vários comprimentos de onda com o GRAVITY e o ALMA – o sucesso de tal empreendimento seria um verdadeiro marco para nossa compreensão da física das erupções no centro galáctico”. diz Ivan Marti-Vidal, da Universidade de Valência, na Espanha, coautor do estudo.
A equipe também espera poder observar diretamente os aglomerados de gás em órbita com o EHT, para sondar cada vez mais perto do buraco negro e aprender mais sobre ele. “Espero que um dia nos sintamos confortáveis em dizer que ‘sabemos’ o que está acontecendo em Sagitário A*“, conclui Wielgus.
Mais Informações
Esta pesquisa foi apresentada no artigo “Orbital motion near Sagittarius A* — Constraints from polarimetric ALMA notices” a aparecer em Astronomia e Astrofísica.
A equipe é composta por M. Wielgus (Max-Planck-Institut für Radioastronomie, Alemanha [MPIfR]; Centro Astronômico Nicolau Copérnico, Academia Polonesa de Ciências, Polônia; Iniciativa do Buraco Negro na Universidade de Harvard, EUA [BHI]), M. Moscibrodzka (Departamento de Astrofísica, Radboud University, Holanda [Radboud]), J. Vos (Radboud), Z. Gelles (Centro de Astrofísica | Harvard & Smithsonian, EUA e BHI), I. Martí-Vidal (Universitat de València, Espanha), J. Farah (Observatório Las Cumbres, EUA; Universidade da Califórnia, Santa Bárbara, EUA), N. Marchili (Centro Regional Italiano ALMA, INAF-Istituto di Radioastronomia, Itália e MPIfR), C. Goddi (Dipartimento di Fisica, Università degli Studi di Cagliari, Itália e Universidade de São Paulo, Brasil) e H. Messias (Observatório Conjunto ALMA, Chile).
O Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), uma instalação internacional de astronomia, é uma parceria entre o ESO, a US National Science Foundation (NSF) e os Institutos Nacionais de Ciências Naturais (NINS) do Japão em cooperação com a República do Chile. O ALMA é financiado pelo ESO em nome dos seus Estados Membros, pela NSF em cooperação com o National Research Council of Canada (NRC) e o Ministério da Ciência e Tecnologia (MOST) e pelo NINS em cooperação com a Academia Sinica (AS) em Taiwan e o Instituto Coreano de Astronomia e Ciência Espacial (KASI). A construção e as operações do ALMA são lideradas pelo ESO em nome dos seus Estados-Membros; pelo Observatório Nacional de Radioastronomia (NRAO), administrado pela Associated Universities, Inc. (AUI), em nome da América do Norte; e pelo Observatório Astronômico Nacional do Japão (NAOJ) em nome da Ásia Oriental. O Joint ALMA Observatory (JAO) fornece a liderança e gestão unificada da construção, comissionamento e operação do ALMA.
O Observatório Europeu do Sul (ESO) permite que cientistas de todo o mundo descubram os segredos do Universo para o benefício de todos. Projetamos, construímos e operamos observatórios de classe mundial no solo – que os astrônomos usam para abordar questões interessantes e espalhar o fascínio da astronomia – e promovemos a colaboração internacional em astronomia. Estabelecido como uma organização intergovernamental em 1962, hoje o ESO é apoiado por 16 Estados-Membros (Áustria, Bélgica, República Checa, Dinamarca, França, Finlândia, Alemanha, Irlanda, Itália, Países Baixos, Polónia, Portugal, Espanha, Suécia, Suíça e Reino Unido), juntamente com o estado anfitrião do Chile e com a Austrália como Parceiro Estratégico. A sede do ESO e seu centro de visitantes e planetário, o ESO Supernova, estão localizados perto de Munique, na Alemanha, enquanto o deserto chileno de Atacama, um lugar maravilhoso com condições únicas para observar o céu, hospeda nossos telescópios. O ESO opera três locais de observação: La Silla, Paranal e Chajnantor. No Paranal, o ESO opera o Very Large Telescope e o Interferometer do Very Large Telescope, bem como dois telescópios de pesquisa, o VISTA trabalhando no infravermelho e o VLT Survey Telescope de luz visível. Também no Paranal, o ESO hospedará e operará o Cherenkov Telescope Array Sul, o maior e mais sensível observatório de raios gama do mundo. Juntamente com parceiros internacionais, o ESO opera o APEX e o ALMA em Chajnantor, duas instalações que observam os céus na faixa milimétrica e submilimétrica. Em Cerro Armazones, perto do Paranal, estamos a construir “o maior olho do mundo no céu” — o Extremely Large Telescope do ESO. De nossos escritórios em Santiago, Chile, apoiamos nossas operações no país e nos relacionamos com parceiros e a sociedade chilena.
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