As observações de Sgr A* pelo Event Horizon Telescope II: um cãozinho perseguindo o próprio rabo

Título: Focus on First Sgr A* Results from the Event Horizon Telescope (artigos I-VI das observações do EHT de Sgr A*)

Autores: Kazunori Akiyama et al., Event Horizon Telescope Collaboration

Instituição do primeiro autor: Massachusetts Institute of Technology Haystack Observatory, EUA; National Astronomical Observatory of Japan, Japão; Black Hole Initiative at Harvard University, EUA.

Status: Publicado no ApJL, acesso livre

Aguardar por resultados científicos legais é difícil, mas combinar dados de telescópios espalhados pelo planeta é ainda mais difícil. Infelizmente, é exatamente isso que precisamos para tirar uma foto de um buraco negro supermassivo: um conjunto de telescópios em quatro continentes. O Event Horizon Telescope Collaboration (EHT) passou os últimos cinco anos fazendo apenas isso: usando uma seleção de telescópios em rádio para obter dados de galáxias hospedeiras de buracos negros supermassivos e combinando dados para formar imagens. Os primeiros resultados, do buraco negro no centro da galáxia M87, foram lançados em 2019, mas no dia 12 de maio de 2022, a colaboração lançou outra imagem: uma foto de Sagittarius A* (Sgr A*), o buraco negro no centro de nossa galáxia. Na última postagem, discutimos como o EHT trabalha e o que esperava observar. Agora, vamos discutir os desafios por trás da construção da imagem de Sgr A* e o que o grupo de fato encontrou.


Mesmo antes que dois supercomputadores utilizados pelo EHT, no MIT e no Max Planck Institute for Astronomy, pudessem fazer suas análises, os dados tiveram que ser transportados fisicamente dos seus respectivos observatórios. 5 petabytes de dados (1 petabyte = 1000 terabytes) não é algo que pode ser enviado eletronicamente; logo, a meia tonelada de discos rígidos que armazenava estes dados teve que ser transportada por avião através do mundo. Isso foi ainda mais desafiante para os dados coletados pelo South Pole Telescope, onde os ventos e neve do inverno implicam que os aviões ficam presos na Antártida entre Fevereiro e Outubro de cada ano. Mesmo que os dados tenham sido obtidos em Abril de 2017, eles só chegaram nos supercomputadores no inverno seguinte.

O time então começou o longo e trabalhoso processo de combinar várias noites de dados de oito observatórios diferentes em imagens, usando vários algoritmos diferentes. Esse processo foi particularmente difícil para Sgr A*, que é cerca de 1000 vezes menos massivo do que M87*. Isso significa que o gás que orbita ao seu redor completa uma órbita muito mais rapidamente do que no caso anterior, logo a emissão varia em escala de tempo de minutos ou horas, não mais dias, como no caso da matéria que orbita M87*. Chi-kwan Chan, um astrônomo do EHT da Universidade do Arizona, comparou esse desafio a tirar uma foto de um cãozinho perseguindo o próprio rabo. Não é a toa que levaram cinco anos para obter uma imagem.

Figura 1: Esta é a tão aguardada imagem de Sgr A* criada pelo Event Horizon Telescope. Os fótons da matéria próxima ao buraco negro estão visíveis em forma de um anel, enquanto a sombra está proeminente. Três nós brilhantes estão visíveis também, que podem ser resultado de regiões submetidas a campos magnéticos, ou podem ser artefatos da imagem. Crédito da imagem: The Event Horizon Telescope Collaboration.

E que imagem é essa! Tal como o M87*, as observações do EHT de Sgr A* mostram uma “rosquinha” que traça a projeção da fotosfera do buraco negro (dada a variabilidade de Sgr A*, esta é uma média temporal do que os telescópios observaram). Entretanto, há algumas diferenças entre as imagens. Por exemplo, a imagem do M87* mostra uma assimetria surgindo da rotação do buraco negro, além de um fenômeno chamado efeito Doppler relativístico, ao passo que a imagem de Sgr A* inclui três nós brilhantes. Eles podem ser reais – afinal, esperamos alguns pontos brilhantes devido à força do campo magnético – mas eles podem ser apenas artefatos observacionais devido à posição dos telescópios que constituem o EGT e o método de processamento de imagens utilizado.

A imagem por si só é linda, mas o time do EHT foi capaz de extrair muito mais informações de seus dados. Eles obtiveram novos vínculos sobre a massa de Sgr A*, sendo ela 4 milhões de massas solares. Seus modelos também mostraram que o eixo de rotação do buraco negro parece apontado para nós, o que é surpreendente, e que ele está girando – isso por sua vez não é surpreendente porque esperamos que todo buraco negro gire, pelo menos um pouco, o que pode complicar os modelos, mas pode fornecer informações interessantes.

Infelizmente, o time não foi capaz de modelar a variabilidade da curva de luz de Sgr A*. Isto pode ocorrer por vários fatores: variações lentas e de longo prazo, complicações na estrutura de seu campo magnético, ou apenas pressupostos inapropriados sobre a física adotada nos modelos.

O que vem depois? Bem, a colaboração tem dados de mais três missões observacionais e contando, em conjunto com observações ainda não publicadas de 2017. A adição de mais telescópios deve permitir imagens ainda melhores, possivelmente acompanhadas de “filmes” mostrando a emissão do buraco negro mudando conforme diferentes escalas de tempo. Talvez venhamos a obter mais conhecimento sobre os nós ao redor de Sgr A* – ou talvez vejamos algo inesperado ao seu redor, bem como ao redor de M87* e outros objetos-alvo do EHT. Independentemente disso, os resultados do Event Horizon Telescope são extremamente impressionantes, servindo de testamento do poder de colaboração científica internacional!


Adaptado do astrobite “A puppy chasing its tail: The Event Horizon Telescope’s observations of Sgr A*, part 2“, escrito por Graham Doskoch.

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