O núcleo escuro da rádio galáxia mais próxima identificada pelo Event Horizon Telescope

Composição de imagens Centaurus A na faixa ótica (ESO / WFI) e raios-X (NASA / CXC / CfA). Centaurus A é uma galáxia massiva em processo de fusão com um vórtice vizinho. Créditos: ESO / WFI (óptico), MpIfR / ESO / Apex / A. Weiss et al. (milímetros); NASA / CXC / CfA / R. Kraft et al (raios-X)

Uma equipe internacional bem estabelecida do Event Horizon Telescope (EHT), conhecido por tirar a primeira imagem de um buraco negro na galáxia Messier 87, fotografou o núcleo da rádio galáxia Centaurus A próxima com detalhes sem precedentes. Os astrônomos localizam o buraco negro supermassivo central e revelam como um jato gigante nasce. O mais impressionante é que apenas as bordas externas da aeronave emitem radiação, desafiando nossos modelos teóricos de aeronave. Este trabalho, liderado por Michael Janssen, do Instituto Max Planck de Radioastronomia em Bonn e da Radboud University Nijmegen, foi publicado em astronomia natural Hoje (19 de julho de 2021).

Em comprimentos de onda de rádio, Centaurus A aparece como um dos maiores e mais brilhantes objetos no céu noturno. Tendo sido identificado como uma das primeiras fontes de rádio extragalácticas conhecidas em 1949, Centaurus A foi estudado extensivamente em todo o espectro eletromagnético por uma variedade de observatórios de rádio, infravermelho, raios X e raios gama. No centro de Centaurus A está um buraco negro com uma massa de 55 milhões de sóis, que está localizado entre as escalas de massa do buraco negro Messier 87 (seis bilhões e meio de sóis) e o buraco no centro de nossa galáxia (cerca de quatro milhões de sóis).

Medidas de distância detectadas no Centaurus A Jet

A imagem superior esquerda mostra como a aeronave está espalhada em nuvens de gás que emitem ondas de rádio, capturadas pelo ATCA e pelo Observatório Parkes. O painel superior direito exibe uma imagem composta de cores, com zoom de 40x em comparação com o primeiro painel para corresponder ao tamanho da própria galáxia. A emissão milimétrica de jato galáctico e poeira medida pelo instrumento LABOCA / APEX é mostrada em laranja. A emissão de raios-X da aeronave medida pela espaçonave Chandra é mostrada em azul. A luz branca visível de estrelas da galáxia foi capturada pelo telescópio MPG / ESO de 2,2 metros. O próximo painel abaixo mostra uma imagem com zoom de 165.000 vezes do jato de rádio interno obtido com os telescópios TANAMI. O painel inferior mostra a nova imagem de alta resolução da área de lançamento do jato obtida usando EHT em comprimentos de onda milimétricos com uma ampliação de 60000000x na resolução do telescópio. Barras de escala indicadas em anos-luz e dias-luz. Um ano-luz é igual à distância que a luz percorre em um ano: cerca de nove trilhões de quilômetros. Em comparação, a distância do Sol até a estrela conhecida mais próxima é de aproximadamente quatro anos-luz. Um dia-luz é igual à distância que a luz percorre em um dia: cerca de seis vezes a distância entre o Sol e Netuno. Crédito: Radboud University. CSIRO / ATNF / I.Feain et al. , R.Morganti et al. , N. Junkes et al. ; ESO / WFI; MPIfR / ESO / APEX / A. Weiss et al .; NASA / CXC / CfA / R. Kraft et al .; crescimento / k. Muller et al .; EHT / m. Jansen et al

Em um novo jornal em astronomia natural, os dados das observações do EHT de 2017 foram analisados ​​em uma imagem do Centaurus A com detalhes sem precedentes. “Isso nos permite pela primeira vez ver e estudar um jato de rádio extragaláctico em escalas menores do que a distância percorrida pela luz em um dia. Vemos de perto como um jato monstruosamente gigantesco está sendo gerado por um buraco negro supermassivo.” diz o astrônomo Michael Jansen.

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Comparado com todas as observações anteriores de alta resolução, o jato lançado no Centaurus A foi fotografado com uma frequência dez vezes mais alta e dezesseis vezes mais precisa. Através do poder analítico do EHT, podemos agora relacionar as vastas escalas da fonte, que são até 16 vezes o diâmetro angular da Lua no céu, à sua origem perto do buraco negro apenas em sua largura. Uma maçã na lua quando vista no céu. Este é um fator de amplificação de um bilhão.

Compreendendo os aviões

Buracos negros supermassivos no centro de galáxias como o Centaurus A são alimentados por gás e poeira que são atraídos pela imensa gravidade. Este processo libera grandes quantidades de energia e diz-se que a galáxia se torna “ativa”. A maior parte do material está localizado próximo à borda do buraco negro. No entanto, algumas das partículas ao redor escapam momentos antes de serem capturadas e explodem no espaço: nascem os jatos – uma das características mais enigmáticas e vibrantes das galáxias.

Horizonte de eventos Centaurus A. Telescópio

A imagem de maior resolução do Centaurus A adquirida pelo Event Horizon Telescope está no topo de uma imagem colorida composta de toda a galáxia. Crédito: Radboud University. ESO / WFI; MPIfR / ESO / APEX / A. Weiss et al .; NASA / CXC / CfA / R. Kraft et al .; EHT / m. Jansen et al

Os astrônomos têm contado com diferentes modelos de como a matéria se comporta perto de um buraco negro para entender melhor esse processo. Mas eles ainda não sabem exatamente como os jatos são liberados de sua região central e como eles podem se estender por escalas maiores do que suas galáxias hospedeiras sem se espalharem. O EHT tem como objetivo solucionar esse quebra-cabeça.

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A nova imagem mostra que o avião lançado pelo Centaurus A é mais brilhante nas bordas do que no centro. Este fenômeno é conhecido por outras aeronaves, mas não foi visto claramente antes. “Agora podemos descartar modelos teóricos de jatos que não conseguem reproduzir esse brilho de borda. É um recurso incrível que nos ajudará a entender melhor os jatos produzidos por buracos negros”, diz Matthias Kadler, comandante do Tanami e professor de astrofísica da a Universidade de Würzburg na Alemanha.

Referência: 19 de julho de 2021, astronomia natural.
DOI: 10.1038 / s41550-021-01417-w

notas futuras

Com as novas observações do EHT do jato Centaurus A, a provável localização do buraco negro no ponto de lançamento do jato foi determinada. Com base nesta localização, os pesquisadores esperam que observações futuras com um comprimento de onda menor e resolução mais alta sejam capazes de criar imagens do buraco negro central do Centaurus A. Isso exigirá o uso de observatórios de satélites espaciais.

Esses dados são da mesma campanha observacional que forneceu a famosa imagem do buraco negro do M87. As novas descobertas mostram que o EHT fornece um tesouro de dados sobre uma rica variedade de buracos negros, e ainda há mais por vir, diz Hino Falk, membro do conselho do EHT e professor de astrofísica na Universidade Radboud.

Informação de Fundo

Para observar Centaurus A nesta resolução nítida sem precedentes em um comprimento de onda de 1,3 mm, a colaboração EHT usou a Very Long Fundamental Interferometry (VLBI), a mesma tecnologia com a qual a famosa imagem do buraco negro de M87 foi feita. Uma aliança de oito telescópios ao redor do mundo se uniram para criar o hipotético Telescópio do horizonte de eventos do tamanho da Terra. A colaboração do EHT inclui mais de 300 pesquisadores da África, Ásia, Europa e América do Sul e do Norte.

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O Consórcio EHT é composto por 13 institutos de partes interessadas: Sinica Academic Institute of Astronomy and Astrophysics, University of Arizona, University of Chicago, East Asian Observatory, Goethe University Frankfurt, Institute for Radio Astronomy Millimétrique (MPG / CNRS / IGN), Large Millimeter Telescópio, Max Institute Planck Radioastronomy, MIT Haystack Observatory, Japan National Astronomical Observatory, Ocean Institute for Theoretical Physics, Radboud University and Astrophysics Center | Harvard e Smithsonian.

TANAMI (rastreando núcleos galácticos ativos usando interferometria austral de milissegundos) é um programa de comprimento de onda múltiplo para observar jatos relativísticos em núcleos galácticos ativos no céu meridional. Este programa tem monitorado Centaurus A usando VLBI em comprimentos de onda centimétricos desde meados dos anos 2000. O Tanami Array consiste em nove radiotelescópios localizados em quatro continentes que monitoram comprimentos de onda de 4 cm e 1,3 cm.

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