Astrônomos capturaram a primeira imagem do colossal buraco negro no centro de nossa galáxia, fornecendo a primeira evidência direta da existência do gigante cósmico.
Localizado a 26.000 anos-luz de distância, Sagitário A* é um gigantesco rasgo no espaço-tempo que tem quatro milhões de vezes a massa do nosso Sol e 40 milhões de milhas (60 milhões de quilômetros) de diâmetro. A imagem foi capturada pelo telescópio Event Horizon (EHT), uma rede de oito radiotelescópios sincronizados colocados em vários locais ao redor do mundo.
Como nem mesmo a luz é capaz de escapar do poderoso Atração gravitacional de um buraco negro, é impossível ver o próprio Sagitário A*, exceto como a silhueta de um anel de luz distorcida e difusa. Este halo vem da matéria superaquecida e brilhante que gira em torno da entrada da boca do monstro cósmico perto da velocidade da luz. Uma vez que o plasma lentamente despojado e triturado mergulha no precipício do buraco negro, ou horizonte de eventos, ele se perde para sempre.
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“Nossos resultados são a evidência mais forte até o momento de que um buraco negro reside no centro de nossa galáxia”, disse Ziri Younsi, astrofísico da University College London e colaborador do EHT. disse em um comunicado. “Este buraco negro é a cola que mantém a galáxia unida. É a chave para a nossa compreensão de como o via Láctea formado e evoluirá no futuro.”
Os cientistas há muito pensam que um enorme buraco negro supermassivo deve estar à espreita no centro de nossa galáxia, sua gravidade amarrando a poeira, o gás, as estrelas e os planetas da Via Láctea em uma órbita solta em torno dele e fazendo com que as estrelas próximas circulem em torno dele rapidamente. Esta nova observação, que mostra a luz sendo dobrada em torno do gigante que distorce o espaço-tempo, coloca suas suspeitas além de qualquer dúvida.
“Ficamos surpresos com o quão bem o tamanho do anel concordava com as previsões da teoria da relatividade geral de Einstein”, disse Geoffrey Bower, colaborador do EHT e astrônomo da Academia Sinica, Taipei. disse em um comunicado. “Essas observações sem precedentes melhoraram muito nossa compreensão do que acontece no centro de nossa galáxia e oferecem novos insights sobre como esses buracos negros gigantes interagem com seus arredores”.
A teoria geral de Einstein relatividade descreve como objetos massivos podem deformar o tecido do universo, chamado espaço-tempo. Gravidade, Einstein descobriu, não é produzido por uma força invisível, mas é simplesmente nossa experiência de espaço-tempo se curvando e distorcendo na presença de matéria e energia. Buracos negros são pontos no espaço onde esse efeito de deformação se torna tão forte que as equações de Einstein se quebram, fazendo com que não apenas toda a matéria próxima, mas toda a luz próxima seja sugada para dentro.
Para construir um buraco negro, você precisa começar com uma estrela grande – uma com massa aproximadamente cinco a 10 vezes maior que a do sol. À medida que estrelas maiores se aproximam do fim de suas vidas, elas começam a fundir elementos cada vez mais pesados, como silício ou magnésio, dentro de seus núcleos em chamas. Mas uma vez que esse processo de fusão começa a formar ferro, a estrela está no caminho da autodestruição violenta. O ferro absorve mais energia para se fundir do que libera, fazendo com que a estrela perca sua capacidade de empurrar contra as imensas forças gravitacionais geradas por sua enorme massa. Ele colapsa sobre si mesmo, empacotando primeiro seu núcleo e depois toda a matéria próxima a ele, em um ponto de dimensões infinitesimais e densidade infinita – uma singularidade. A estrela se torna um buraco negro e, além de um limite chamado horizonte de eventos, nada – nem mesmo a luz – pode escapar de sua atração gravitacional.
Exatamente como os buracos negros podem crescer para se tornarem supermassivos em escala ainda é um mistério para os cientistas, embora as observações do universo primitivo sugiram que eles poderiam atingir seus enormes tamanhos comendo nuvens densas de gás e se fundindo com outros buracos negros.
O EHT capturou a imagem, juntamente com a imagem de outro buraco negro supermassivo no centro da galáxia M87, em 2017. A imagem do buraco negro M87 foi lançada em 2019, informou a Live Science anteriormente, mas levou mais dois anos de análise de dados antes que a Via Láctea estivesse pronta.
Parte da razão por trás do atraso são os tamanhos muito diferentes dos dois buracos negros supermassivos, o que, por sua vez, afeta as velocidades com que suas nuvens de plasma giram em torno de seus centros. O buraco negro M87 (M87*) é aproximadamente mil vezes maior que Sagitário A*, pesando 6,5 bilhões de vezes a massa do nosso Sol, e seu plasma quente leva dias ou até semanas para orbitá-lo. O plasma de Sagitário A*, por outro lado, pode girar em torno dele em poucos minutos.
“Isso significa que o brilho e o padrão do gás ao redor de Sgr A* estavam mudando rapidamente enquanto a EHT Collaboration o observava – um pouco como tentar tirar uma foto clara de um filhote perseguindo rapidamente seu rabo”, Chi-kwan Chan, um EHT colaborador e astrofísico da Universidade do Arizona, disse em um comunicado.
O processo de imagem foi ainda mais desafiador pela localização da Terra na borda da Via Láctea, o que significa que os pesquisadores tiveram que usar um supercomputador para filtrar a interferência das inúmeras estrelas, nuvens de gás e poeira espalhadas entre nós e Sagitário A*. O resultado final é uma imagem muito semelhante ao instantâneo de 2019 do M87 *, embora os dois buracos negros sejam muito diferentes em escala. Isso é algo que os pesquisadores atribuem à precisão surpreendente e persistente das equações da relatividade geral de Einstein.
“Temos dois tipos de galáxias completamente diferentes e duas massas de buracos negros muito diferentes, mas perto da borda desses buracos negros eles parecem incrivelmente semelhantes”, disse Sera Markoff, colaboradora do EHT e astrofísica da Universidade de Amsterdã, na Holanda, disse em um comunicado. “Isso nos diz que a relatividade geral governa esses objetos de perto, e quaisquer diferenças que vemos mais longe devem ser devido a diferenças no material que circunda os buracos negros”.
A análise detalhada da imagem já permitiu aos cientistas fazer algumas observações fascinantes sobre a natureza do nosso buraco negro. Primeiro, é instável, sentado em um ângulo de 30 graus em relação ao resto do disco galáctico. Também parece estar adormecido, tornando-o diferente de outros buracos negros, como o M87*, que sugam material quente de nuvens de gás ou estrelas próximas antes de jogá-lo de volta ao espaço a velocidades próximas da luz.
Os cientistas continuarão com uma análise mais aprofundada desta imagem e da do M87*, além de capturar imagens novas e aprimoradas. Mais imagens não apenas permitirão melhores comparações entre os buracos negros, mas também fornecerão detalhes aprimorados, permitindo que os cientistas vejam como os mesmos buracos negros mudam ao longo do tempo e o que acontece ao redor de seus horizontes de eventos. Isso poderia não apenas nos dar uma melhor compreensão de como nosso universo se formou, mas também ajudar na busca de dicas sobre onde as equações de Einstein poderiam dar lugar à física não descoberta.
Os pesquisadores publicaram seus resultados em uma série de artigos na revista The Astrophysical Journal Letters.
Publicado originalmente no Live Science.
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