Dois anos atrás, o Event Horizon Telescope nos deu a primeira imagem de tirar o fôlego do buraco negro supermassivo no centro da galáxia M87.
Agora, o mesmo telescópio apresentou uma visão sem precedentes detalhada de um jato de plasma sendo cuspido pelo buraco negro supermassivo no centro da galáxia Centaurus A próxima.
O jato de plasma recém-imageado. (Astronomia da Natureza)
Este é um anúncio muito grande por um par de razões, então vamos quebrá-lo.
Primeiro, a imagem não só é bonita de se olhar, mas é impressionante de se considerar – a uma distância média de 12 milhões de anos-luzde distância , a estranhamente moldada galáxia Centaurus A é a fonte mais próxima de radio-alto da Terra. É conhecido por seu buraco negro, que cospe poderosos jatos de plasma que podemos detectar aqui na Terra.
Na nova imagem, um jato é capturado em menos de uma escala de "dia-luz", mostrando-nos em detalhes nunca antes vistos o que está acontecendo nesses jatos de plasma.
"Normalmente vemos esses jatos... em escalas maiores, e agora estamos realmente olhando para o centro da fonte", explica o primeiro autor Michael Janssen do Max-Planck-Institut für Radioastronomie, Bonn na Alemanha, em um vídeo Q & A lançado ao lado do jornal.
"Centaurus A é a galáxia de rádio mais próxima da Terra [e] foi realmente descoberta como uma das primeiras fontes de rádio extragalácticas. Por causa desse feedback, podemos resolver e ver o fluxo [do jato] à medida que ele ara através da galáxia e o que ele faz com o gás e como ele pode desencadear a formação de estrelas, que é um projeto de pesquisa muito amplo."
Em segundo lugar, as observações de alta resolução do jato correspondem ao que esperamos ver com base na relatividade geral – ou seja, mais uma vez, a imagem do Event Horizon Telescope mostra que Einstein estava certo.
A teoria da relatividade geral também foi confirmada pelas observações feitas de M87* e lançadas em 2019, mas até agora permaneceu para ser visto se o mesmo se manteve verdadeiro para buracos negros menos massivos,sugando menos matéria.
O buraco negro no centro de Centaurus A tem uma massa de cerca de 55 milhões de massas solares (55 milhões de vezes a massa do nosso Sol) – cerca de 100 vezes menos massiva que m87*.
Mas também é maior do que o segundo alvo primário do EHT, Sagitário A*, o buraco negro no centro de nossa própria galáxia Via Láctea – que é estimada em apenas cerca de 4,1 milhões de vezes mais massiva que o nosso Sol.
Sentado entre essas massas, o buraco negro de Centaurus A ofereceu um bom ponto médio para testar a teoria de Einstein.
Na imagem mais recente, o EHT é incapaz de imaginar a sombra do próprio buraco negro – que é o que fez na imagem icônica de donut de M87* de 2019 – mas eles poderiam espiar até 0,6 dias de luz de distância do buraco negro para ver quase a origem do jato.
Como você pode ver, o jato parece um cone 3D oco com bordas brilhantes. No geral, suas propriedades e geometria são muito semelhantes aos jatos em M87, e também semelhantes aos jatos que foram observados saindo de buracos negros de massa menor e estelar.
"Essa descoberta apoia a ideia de que buracos negros maciços são versões dimensionadas de suas contrapartes mais leves", explica um comunicado à imprensa.
Você pode ver a imagem mais recente no meio, abaixo (b), quando comparada com a imagem até agora de alta resolução do jato centaurus A black hole à esquerda (a), e um jato de M87* como uma comparação à direita (c).
(Astronomia da Natureza)
Acima: (a) A imagem anterior de alta resolução do jato Centaurus A tirada com a matriz TANAMI VLBI. b A nova imagem EHT que tem um zoom de 16x em comparação com a imagem TANAMI. c O jato M87 para comparação.
A nova imagem também nos mostra onde o jato termina, o que é muito importante, como Janssen explica as bordas externas dos jatos são onde a aceleração de partículas provavelmente acontece, e são uma fonte candidata para raios cósmicos de ultra-alta energia. Na verdade, vemos onde o jato termina.
Então, o que são esses jatos de plasma? Eles são liberados quando a matéria da galáxia cai em direção ao seu buraco negro – e, como resultado, a energia é lançada de volta, muitas vezes em velocidades próximas à velocidade da luz.
Detectamos essas poderosas fontes de rádio de muitas galáxias, mas ainda não entendemos como funcionam.
Todo esse detalhe é importante, pois está dando aos astrônomos os dados necessários para serem capazes de modelar a relatividade geral em laboratório.
"Nós somos capazes neste momento de gerar efetivamente um buraco negro em uma caixa até certo ponto", explica a pesquisadora Sera Markoff, da Universidade de Amsterdã, que está envolvida com o projeto EHT
Mas é claro que há limitações para o que um modelo pode fazer – já que eles ainda não entendem o suficiente sobre o que forma a forma desses jatos de plasma.
Embora a imagem forneça uma nova visão, ainda temos muito a aprender – como o que exatamente acontece na fronteira entre o jato de plasma e o próprio buraco negro.
A equipe calculou que isso é algo que eles seriam capazes de imaginar em Centaurus A usando o EHT em frequências terahertz, enquanto esta imagem foi capturada a 228 giga-hertz. Alternativamente, eles poderiam usar telescópios espaciais em vez de telescópios baseados na Terra para dar uma olhada mais de perto.
Por enquanto, há muitos dados desta imagem para os astrônomos afundarem seus dentes, e espero que essa nova visão nos ajude a entender melhor os buracos negros, que permanecem alguns dos objetos mais misteriosos do Universo conhecido.
A pesquisa foi publicada na Nature Astronomy.
Crédito da imagem superior: Imagem composta colorida da Centaurus A e seus jatos. (ESO/WFI; MPIfR/ESO/APEX/A.Weiss et al.; NASA/CXC/CfA/R.Kraft et al.)