Galáxia M87 com o sistema digestivo cósmico

Novas observações da espetacular galáxia M87 revelam como um poderoso jato se forma em torno de um monstruoso buraco negro contido dentro dele.

Alguns anos atrás, a imagem de um donut laranja brilhante causou sensação. Pela primeira vez, os pesquisadores capturaram uma imagem da vizinhança imediata de um buraco negro supermassivo no centro do planeta. galáxia M87

Esta galáxia é conhecida por um jato que acelera a matéria para longe da galáxia, impulsionado pelo buraco negro central. Como exatamente o jato está ancorado perto do buraco negro e como a matéria flui para o jato ainda não é totalmente compreendido.

Os astrônomos, com a participação do Instituto Max Planck de Radioastronomia, agora estão fornecendo novas respostas. Com uma rede de radiotelescópios quase tão grande quanto a própria Terra, eles estão usando o exemplo do M87 para tornar visíveis os fluxos de matéria no centro extremo de uma galáxia pela primeira vez.

Supõe-se que o enorme brilho e atividade no centro de uma galáxia como a M87 se deva à matéria da área circundante caindo no buraco negro no centro da galáxia.

No entanto, parte da matéria também é canalizada para fora dessa região por meio de um jato. No caso da galáxia M87, já houve imagens separadas do disco de matéria mais interno ao redor do buraco negro central e do jato.

Anteriormente, não estava claro como o jato, que permanece colimado nas bordas da galáxia, se forma nas proximidades do buraco negro.

A imagem agora obtida estabelece a conexão pela primeira vez. “Vemos como o jato emerge do anel ao redor do buraco negro e ganhamos novos insights sobre os processos físicos que dão origem ao jato”, diz Thomas Krichbaum, do Instituto Max Planck de Radioastronomia.

Um telescópio gigante faz um trabalho detalhado

A equipe de pesquisa internacional obteve a imagem observando a luz do rádio em um comprimento de onda de 3,5 milímetros. Isso permite uma visão quase desobstruída dos fluxos de matéria radiobrilhante que cercam o buraco negro central e que alimentam o jato.

Vista da Terra, esta região interna parece tão grande quanto um holofote de concerto na Lua, correspondendo a um diâmetro angular de 64 microsegundos de arco. A uma distância da galáxia de cerca de 55 milhões de anos-luz, isso corresponde a algumas vezes o diâmetro do nosso sistema solar.

Para resolver essas estruturas, que são minúsculas quando vistas da Terra, os pesquisadores usam uma série de muitos radiotelescópios. Quanto maior a rede e quanto mais distantes estiverem os telescópios individuais, menores serão as estruturas que podem ser visualizadas.

O comprimento de onda em que os receptores de rádio estão sintonizados também define a imagem. Quanto menor o comprimento de onda, mais finas as estruturas que podem ser visualizadas.

O componente central da rede é o Global Millimeter VLBI Array (GMVA), que abrange Europa e América do Norte e do Sul com mais de uma dúzia de telescópios individuais. Para melhorar a qualidade da imagem, a equipe também adicionou o Atacama Large Millimeter/Submillimeter Array (Alma) e o Greenland Telescope.

Somente através do arranjo especial dos telescópios e da escolha do comprimento de onda de 3,5 milímetros os cientistas conseguiram obter imagens do motor central da galáxia e como a matéria flui para dentro do buraco negro e é acelerada para fora em um jato.

Eles observaram o núcleo da galáxia em abril de 2018 e levaram anos para interpretar os dados e reconstruir a imagem.

“A imagem espetacular do jato e do anel em M87 é um marco importante e coroa anos de esforço colaborativo”, diz Eduardo Ros, cientista do Instituto Max Planck de Radioastronomia.

A imagem do núcleo de M87, que os astrônomos conseguiram obter alguns anos antes com uma configuração de telescópio diferente, o Event Horizon Telescope em um comprimento de onda de 1,3 milímetros, é caracterizada por um fator de zoom ainda mais forte. Ele mostra principalmente a matéria em um anel comparativamente estreito nas imediações do buraco negro. Esta imagem semelhante a um donut marcou o próprio buraco negro pela primeira vez.

Rastreando os limites da física

Para J. Anton Zensus, Diretor do Instituto Max Planck de Radioastronomia, esses sucessos mostram que os anos de desenvolvimento e expansão contínua da tecnologia dessas redes globais de radiotelescópios valeram a pena. Mas os limites dessa técnica de observação de alta resolução ainda não foram alcançados.

Novos receptores de rádio ainda mais sensíveis do telescópio GMVA devem permitir que os astrônomos façam medições mais detalhadas. Além da intensidade da luz, que foi fotografada aqui, outras propriedades da luz do rádio também podem ser extraídas.

A polarização, por exemplo, imita a estrutura e a força do campo magnético subjacente que envolve o buraco negro e molda o jato. A matéria que é visível através da sua emissão de rádio na imagem apresentada, move-se ao longo destas linhas de campo magnético invisíveis.

Essas e outras técnicas de medição permitem estudar os processos físicos nas imediações de um buraco negro, bilhões de vezes mais pesado que o Sol, que representa os limites da física.

Galáxia M87: Principais Fatos

1. A galáxia M87 também é conhecida como Virgo A ou Messier 87. Foi o 87º objeto catalogado pelo astrônomo francês Charles Messier.
2. Ele está localizado na constelação de Virgem e faz parte do aglomerado de galáxias de Virgem. Está a aproximadamente 53.5 milhões de anos-luz de distância da Terra.
3. A galáxia M87 é uma das maiores galáxias do universo próximo. Tem um diâmetro estimado de cerca de 120,000 anos-luz, tornando-o significativamente maior do que a nossa galáxia, a Via Láctea.
4. M87 é famoso por hospedar um dos buracos negros mais massivos conhecidos pelos astrônomos. O buraco negro em seu centro tem uma massa de cerca de 6.5 bilhões de vezes a do nosso Sol e é cercado por um disco giratório de gás quente e plasma.
5. Esta galáxia também apresenta um jato proeminente de partículas de alta energia que emanam de seu buraco negro central. O jato se estende por 5,000 anos-luz e emite radiação em vários comprimentos de onda, incluindo ondas de rádio, luz visível e raios-X.
6. M87 é classificada como uma galáxia elíptica, o que significa que tem uma forma elíptica ou de futebol. Faltam-lhe os distintos braços espirais vistos em galáxias espirais como a Via Láctea.
7. É uma das galáxias mais brilhantes do Aglomerado de Virgem. Tem uma magnitude visual de cerca de 9.6, tornando-se visível com binóculos ou pequenos telescópios em condições favoráveis.
8. Como outras galáxias, acredita-se que M87 esteja cercada por um halo de matéria escura, uma substância misteriosa que não emite ou interage com a luz, mas exerce influência gravitacional.
9. M87 interagiu com outras galáxias no Aglomerado de Virgem, levando à formação de caudas de maré e distorções em suas regiões externas.
10. O M87 foi extensivamente estudado pelo Telescópio Espacial Hubble, fornecendo imagens e dados detalhados sobre sua estrutura, jato e buraco negro.

Fonte: MPG

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