Novas fotos de buraco negro supermassivo mostra efeito nunca visto antes

O buraco negro supermassivo mais estudado de todos os tempos é, sem sombra de dúvidas, o buraco negro supermassivo M87*. Ele é um buraco negro supermassivo que está localizado no centro da galáxia elíptica M87, a cerca de 55 milhões de anos-luz da Terra. Com um massa estimada em 6,5 bilhões de vezes a do Sol, o M87* é um dos maiores buracos negros conhecidos e possui um tamanho um pouco maior que a órbita de Netuno.

Ele chama atenção por possuir um jato relativístico que foi registrado pela primeira vez pelo telescópio Hubble em 2000. Mais tarde, em 2019, a colaboração Event Horizon Telescope (EHT) divulgou a foto do M87* que se tornou a primeira imagem direta de um buraco negro. Ele foi escolhido como alvo por causa do seu tamanho e por ser relativamente próximo fazendo com que fosse possível observar usando radiotelescópios que estão espalhados pela superfície do planeta Terra.

Ao longo dos anos, a colaboração EHT continuou obtendo dados do M87* e divulgando novas análises realizadas. Recentemente, um estudo publicado pelo EHT analisou as observações de 2017, 2018 e 2021 e concluiu algo inédito. Nesses anos, diversas mudanças foram encontradas como variação no brilho do anel e registro do campo magnético. O novo resultado mostrou que os campos magnéticos mudaram completamente de 2017 para 2021 e deu uma dica para explicar como jatos relativísticos se formam.

M87*

Os dois principais alvos da colaboração EHT foram o buraco negro supermassivo da Via Láctea chamado de Sgr A* e o buraco negro supermassivo da galáxia M87. Em 2019, a colaboração divulgou a primeira imagem de um buraco negro, sendo justamente o M87* localizado a cerca de 55 milhões de anos-luz da Terra. A massa do M87* chega a 6,5 bilhões de vezes a massa solar.

Mesmo estando tão distante de nós, o horizonte de eventos de M87* possui um tamanho aparente no céu comparável ao de uma laranja na Lua vista da Terra. Esse tamanho é semelhante ao do buraco negro da própria Via Láctea, o Sgr A*, que é bem menor que o M87*. Além disso, a galáxia M87 é uma das maiores da região local que estamos no Universo.

Observações do M87*

Desde a primeira imagem histórica divulgada em 2019, o EHT continuou observando o buraco negro M87* para entender como é a dinâmica ao longo do tempo. Novas campanhas de observações foram realizadas em 2017, 2018 e 2021 que acompanharam a dinâmica do gás ao redor do horizonte de eventos. Essas observações também forneceram informações sobre como os jatos relativísticos podem ser formados.

Com esses dados, durante vários anos, os pesquisadores encontraram mudanças no campo magnético que influenciam diretamente a estrutura e a estabilidade dos jatos. Essas observações sobre M87* permitiram comparar diferentes épocas e identificar como o disco varia desde luminosidade até os campos magnéticos. Com isso, foi possível comparar dados observacionais com modelos teóricos que tentam explicar como os jatos se formam.

Campo magnético mudou completamente

Usando as observações de 2017, 2018 e 2021, os pesquisadores do EHT conseguiram mapear mudanças na polarização do campo magnético ao redor do M87*. Os resultados que foram publicados recentemente mostraram que nesse período, o campo magnético chegou a inverter completamente de direção. Essa foi a primeira vez que algo assim foi observado em uma região próxima de um buraco negro e, principalmente, em um tempo cósmico tão curto.

Para o estudo, colaboração produziu imagens de M87* em diferentes anos e analisou o comportamento do material em torno do buraco negro. Embora as imagens cruas sejam quase idênticas ao longo do tempo, a sobreposição dos dados da polarização da luz com campo magnético revelou mudanças bem drásticas. Em 2017, o campo parecia espiralar no sentido horário, em 2018 mudou para anti-horário e em 2021 permaneceu nesse padrão.

Jatos relativísticos

Um dos motivos para estudar os buracos negros supermassivos e como esses jatos são formadas é porque eles são importantes para suas galáxias hospedeiras. Esses jatos, assim como os ventos do disco de acreção, regulam a formação de estrelas e distribuem energia por distâncias enormes. Com isso, eles influenciam diretamente o ciclo galáctico escalas cósmicas e o campo magnético é essencial nesse processo por ser o mecanismo que dá origem a esses jatos.

Quando o material gira em torno do buraco negro, ele se organiza em um disco ao redor do equador. Parte dessa matéria não cruza o horizonte de eventos e acaba sendo desviada pelas linhas de campo magnético em direção aos polos. Quando as linhas de campos magnéticos se encontram, o material é lançado a velocidades próximas à da luz formando esses jatos que observamos. Eles podem se estender por milhões de anos-luz chegando a regiões bem distantes na galáxia e no ambiente que ela está.

Referência da notícia

EHT 2025 Horizon-scale variability of from 2017-2021 EHT observations Astronomy & Astrophysics