Cientistas capturam a primeira imagem do jato saindo da borda de um buraco negro: ScienceAlert

Novas imagens do buraco negro mais fotografado do universo fornecem informações sobre o comportamento do misterioso buraco negro.

Pela primeira vez, estamos procurando a fonte de um fluxo massivo de plasma explodindo no espaço a partir da borda do buraco negro supermassivo M87*. É também a primeira vez que vemos a sombra e o jato do buraco negro juntos na mesma imagem, uma visão que deve ajudar os astrônomos a aprender como esses fluxos gigantes de plasma são criados.

“Sabemos que os jatos disparam da região em torno dos buracos negros,” diz o astrônomo Ro Sen Lu do Observatório Astronômico de Xangai, na China, “Mas ainda não entendemos completamente como isso realmente acontece. Para estudar isso diretamente, precisamos observar a origem do jato o mais próximo possível do buraco negro.”

A nova imagem revela a geração do jato, bem como a sombra e o anel ao redor do buraco negro (inserção). (R.-S. Lu/SHAO, E. Ros/MPIfR, S. Dagnello/NRAO/AUI/NSF)

Os buracos negros, como todos sabemos, são notórios por não emitirem nada que possamos detectar. Eles são tão densos que o espaço-tempo efetivamente se envolve em uma esfera fechada ao seu redor, de modo que não há velocidade no universo suficiente para atingir a velocidade de escape. Mas o espaço fora dos limites dessa esfera – o que chamamos de horizonte de eventos – é outra questão.

Esta é uma região extrema onde a gravidade reina suprema. Qualquer matéria próxima é pega em sua emboscada e gira em um disco de material que escorre pelo buraco negro como água em uma sarjeta. A fricção e a gravidade aquecem esse material, fazendo-o brilhar; Isso é o que vimos na agora famosa imagem de M87* lançada pela primeira vez em 2019, a partir de dados coletados em 2017 pelo Event Horizon Telescope (EHT) colaborar.

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Mas nem toda matéria é necessariamente atraída para além do horizonte de eventos. Alguns patinam até a borda antes de serem lançados ao espaço a partir das regiões polares do buraco negro, formando jatos que podem viajar a uma porcentagem significativa da velocidade da luz e perfurar grandes distâncias no espaço interestelar.

Os astrônomos acreditam que este material foi desviado da borda interna do disco ao longo das linhas do campo magnético fora do horizonte de eventos. Essas linhas de campo magnético aceleram as partículas de modo que, quando atingem os pólos, são lançadas muito rapidamente no espaço.

Estes são os contornos. É difícil definir os detalhes. Sabemos que M87* tem um avião subindo 100.000 anos-luz de distância em comprimentos de onda de rádio, que são aproximadamente o diâmetro de nossa galáxia. Assim, em 2018, os astrônomos usaram os poderosos radiotelescópios da United para formar o Global mm-VLBI Array (GMVA) para ver se eles conseguem capturar em detalhes a área de onde os aviões estão decolando. Ele coletou dados de comprimento de onda mais longos do EHT, revelando informações diferentes.

“O M87 foi observado por muitas décadas, e há 100 anos sabíamos que o avião existia, mas não conseguíamos colocá-lo em contexto”, disse. Lou diz. “Com o GMVA, incluindo os principais instrumentos do NRAO e GBO, notamos menos hesitação, então vemos mais detalhes – e agora sabemos que há mais detalhes para ver.”

a Diagrama mostrando as estruturas associado a um buraco negro ativo. (ESO)

Localizada a cerca de 55 milhões de anos-luz de distância, a galáxia M87 abriga um buraco negro supermassivo com cerca de 6,5 bilhões de vezes a massa do Sol e está reunindo ativamente matéria de um disco ao seu redor. A imagem capturada pelo EHT mostrou, pela primeira vez, a sombra desse buraco negro – uma região escura no centro de um anel brilhante de material, distorcida pela curvatura gravitacional do espaço-tempo.

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A nova imagem mostra uma região espacial mais ampla do que a imagem EHT. Ele revela que o alcance do plasma em torno de M87* é muito maior do que vemos na imagem do EHT, assim como a fonte do jato.

“A imagem original do EHT revelou apenas uma parte do disco de acreção ao redor do centro do buraco negro. Ao alterar os comprimentos de onda de observação de 1,3 mm para 3,5 mm, podemos ver mais do disco de acreção e agora o jato, ao mesmo tempo,” diz o astrônomo Tony Minter Observatório Nacional de Radioastronomia. “Isso revelou que o anel ao redor do buraco negro é 50% maior do que pensávamos anteriormente.”

A nova imagem também revelou novas informações sobre como o jato é lançado da região do espaço ao redor do buraco negro, confirmando que as linhas do campo magnético realmente desempenham um papel importante no transporte de material para longe a ser lançado na forma de jatos.

Mas eles não agem sozinhos. a Vento forte Ele emite do próprio disco, alimentado pela pressão de radiação. A foto mostra que esses ventos contribuem para a criação do M87.

Esta é uma conquista muito importante na ciência dos buracos negros, mas os pesquisadores ainda não terminaram. Há muito para ver em todo o espectro de rádio, e o M87* provou que pode entregar.

“Planejamos monitorar a região ao redor do buraco negro no centro de M87 em vários comprimentos de onda de rádio para estudar a emissão do jato,” diz o astrônomo Eduardo Ross do Instituto Max Planck de Radioastronomia na Alemanha. “Os próximos anos serão emocionantes, pois poderemos aprender mais sobre o que está acontecendo perto de uma das regiões mais misteriosas do universo.”

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Pesquisa publicada em natureza.

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