Primeira imagem de um buraco negro no centro da Via Láctea em luz polarizada

Na primavera de 2022, durante várias conferências de imprensa em todo o mundo, a colaboração Event Horizon Telescope (EHT) divulgou a primeira imagem de Sagitário A* (Sgr A*), o buraco negro supermassivo no centro da Via Láctea. A uma distância de 27.000 anos-luz da Terra, ele é 1.000 vezes menor e menos massivo do que o do centro da galáxia M87, M87*, o primeiro buraco negro supermassivo já fotografado.

Uma nova imagem, novamente tirada pela colaboração EHT, foi publicada hoje: mostra Sagitário A* em luz polarizada pela primeira vez. Esta imagem revela um padrão de campos magnéticos intensos dispostos em espiral ao redor da borda do buraco negro, muito semelhante à estrutura de M87*.

Estes resultados sugerem que campos magnéticos intensos com esta organização estrutural são característicos de todos (ou muitos) buracos negros supermassivos.

Por que olhar para buracos negros em luz polarizada?

A luz é uma onda eletromagnética oscilante. Quando oscila em determinada orientação, chamamos de polarizado. Vivemos em um ambiente de luz polarizada (por exemplo, os reflexos do sol na água, vidro ou superfícies brilhantes são polarizados), mas não podemos distingui-lo da luz não polarizada.

Na região ao redor de um buraco negro supermassivo, onde partículas de plasma (gás ionizado a temperaturas muito altas) se movem em torno de linhas de campo magnético, há uma polarização da luz perpendicular a esse campo. Essa característica permite que os pesquisadores estudem em detalhes o que está acontecendo nessa área e tracem as linhas do campo magnético.

A primeira imagem de Sagitário A*, o buraco negro supermassivo no centro da Via Láctea, em luz polarizada. As linhas sobrepostas à imagem indicam a orientação da polarização, que está relacionada ao campo magnético que circunda a área.

Angelo Ricarte, pós-doutorando no Instituto de Buracos Negros de Harvard e co-presidente do projeto EHT, disse: "A luz polarizada nos permite aprender muito sobre astrofísica, as propriedades do gás e os mecanismos que ocorrem ao alimentar um buraco negro".

No entanto, fotografar buracos negros em luz polarizada não é tão simples quanto colocar um par de óculos escuros. Isso é especialmente verdadeiro para Sagitário A*, que muda tão rapidamente que não é tão fácil fotografá-lo. A obtenção de imagens deste buraco negro supermassivo requer instrumentos sofisticados que superem em muito os usados anteriormente para fotografar M87*, um objeto muito mais estável.

Similaridade com campos magnéticos M87*

No entanto, apesar das dificuldades, eles conseguiram, e agora podemos ver um novo tipo desse objeto massivo: sua visão de luz polarizada. Pela primeira vez, os astrônomos conseguiram medir a polarização, um indicador da presença de campos magnéticos, tão perto da borda de Sagitário A*.

Até agora, o mesmo só foi feito com o buraco negro no centro da galáxia M87. Então, agora, com apenas dois buracos negros à nossa disposição, embora com massas muito diferentes e localizados em galáxias muito diferentes, é importante identificar características comuns e incomuns.

Imagens polarizadas dos buracos negros supermassivos M87* e Sagitário A*, colocados um ao lado do outro, mostram que as estruturas dos campos magnéticos são muito semelhantes. A escala mostra o tamanho aparente dessas imagens no céu em unidades de microssegundos de arco: um dedo no comprimento do braço mede 1 grau no céu, então um microssegundo é 3,6 bilhões de vezes menor. No contexto, as imagens desses buracos negros têm um tamanho aparente semelhante ao tamanho de uma rosquinha na superfície da lua.

Em ambos os casos, campos magnéticos intensos com uma estrutura muito semelhante estão presentes. Isso é importante porque sugere que os processos físicos que governam o fornecimento de energia de um buraco negro, bem como o disparo de jatos de partículas relativísticas, podem ser características universais e possivelmente fundamentais de todos os buracos negros supermassivos.

"Uma das semelhanças entre esses dois buracos negros pode ser um jato", explicou Mariafelicia De Laurentiis, professora da Universidade de Nápoles Federico II e vice-diretora científica do projeto EHT. "Mas embora vejamos um jato muito óbvio em M87*, ainda não o encontramos em Sagitário A*."

Em abril de 2024, novas observações de Sagitário A*

Em 2017, os cientistas usaram uma rede de oito telescópios espalhados pelo mundo para observar e fotografar Sagitário A* para criar um telescópio virtual do tamanho da Terra (EHT). Eles obtiveram milhares de imagens, que então mediram e combinaram para produzir a primeira fotografia real de Sagitário A*. A primeira evidência visual direta da presença de um buraco negro.

A colaboração EHT planeja reobservar Sagitário A* em abril de 2024. A cada ano, as imagens melhoram à medida que o EHT conecta novos telescópios e realiza mapeamento com maior rendimento e novas frequências de observação.

As expansões planejadas para a próxima década também permitirão imagens de Sagitário A*. Eles poderiam revelar o jato até então escondido e permitir que os astrônomos observassem características de polarização semelhantes em outros buracos negros.