Primeira imagem do supermassivo buraco negro no centro da nossa galáxia é revelada

Após revelar ao mundo a primeira imagem de um buraco negro (o supermassivo buraco negro M87*, em 2019) (1), a rede internacional de telescópios EHT (Event Horizon Telescope) possibilitou aos astrônomos revelarem a imagem de outro supermassivo buraco negro, dessa vez aquele proposto de estar localizado no centro da nossa própria galáxia (Via Láctea), conhecido como Sagitário A* (Sgr A*) (Ref.1). O trabalho foi conduzido ao longo de 5 anos por mais de 300 pesquisadores e 80 institutos ao redor do mundo, após análise de uma massiva quantidade de dados (na ordem de petabytes).

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Sgr A* era fortemente especulado de existir por causa das observações ao longo das décadas de estrelas orbitando algo invisível, compacto e muito massivo no centro da Via Láctea. Cerca de 4 milhões de vezes mais massivo do que o Sol, o Sgr A* não pode ser visto diretamente, mas gás em alta velocidade e alta temperatura - ultrapassando 10 bilhões de graus Celsius (°C) - girando em volta desse buraco negro emite radiação, permitindo identificar a assinatura desse corpo: uma região central ("sombra") cercada por uma estrutura radiativa, incluindo extremo curvamento da luz devido à enorme gravidade gerada pelo Sgr A* nas suas vizinhanças.

A nova imagem, além de representar a primeira evidência direta relativa à existência de um supermassivo buraco negro no centro da Via Láctea, também corrobora as predições da Teoria da Relatividade Geral (2). A imagem também é bem similar àquela do M87*, mesmo este último sendo milhares de vezes maior e mais massivo (6,5 bilhões de massas solares), e em uma galáxia (Messier 87) muito distante. Isso indica que os efeitos da Relatividade Geral são os mesmos nos dois ambientes e em escalas dimensionais e de massa com ordens de magnitude de diferença, com qualquer possível diferença provavelmente devido à composição distinta dos materiais em órbita.

Sgr A* está distante 25,8 mil anos-luz da Terra (3), e, mesmo dramaticamente mais próximo de nós do que M87*, seu registro em imagem foi muito mais difícil. O gás em torno de um buraco negro se move próximo da velocidade da luz, mas em torno do muito maior M87* leva dias a semanas para orbitá-lo, enquanto que no Sgr A* essa órbita dura meros minutos. Essa órbita completa muito rápida produz mudanças muito rápidas no padrão de emissão radiativa no gás ao redor de Sgr A*, dificultando um registro visual acurado.

Nesse mesmo caminho, uma dúvida comum entre o público é a questão da imagem "fora de foco" do Sgr A*. Primeiro, a imagem é parcialmente borrada por plasma turbulento ao longo da linha de visão até o Centro Galáctico (espalhamento significativo pelo meio interestelar ionizado), um efeito que previne resolução do anel de fótons em comprimentos de onda mais longos do que alguns milímetros (limitando o detalhamento). Soma-se a isso o limite de difração associado aos telescópicos usados aqui na Terra para a observação do Sgr A*.

É relevante lembrar que as observações do Sgr A* foram feitas através de radiação na faixa do rádio (especificamente, no comprimento de onda de 1,3 mm), e, portanto, as cores laranjas e amarelas na imagem são artificiais. Essa faixa de observação em torno de 1 mm - escolhida por sofrer mínimo espalhamento ao longo do caminho até a Terra - também foi um fator que dificultou a observação do Sgr A*.

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O Horizonte de Evento do Sgr A* é esperado de medir entre 12 e 24 milhões de quilômetros de extensão, dependendo de como o buraco negro está girando. O formato de "donut" do buraco negro, ao redor da sombra, é pensado de emergir de uma mistura de duas fontes, moldadas pelo efeito de lente gravitacional. A primeira é um redemoinho de fótons girando ao redor do Sgr A* - um fenômeno conhecido como "anel de fótons" - e a segunda é o disco de material superaquecido (emitindo muita radiação de corpo negro) que provavelmente está circulando o buraco negro. O tamanho medido do anel de fótons é consistente com as predições teóricas da Relatividade Geral.

Acredita-se que Sgr A* passou por uma fase ativa onde emitia enormes quantidades de energia à medida que material caía e era acelerado em seu campo gravitacional. Hoje esse corpo é muito mais calmo, liberando uma quantidade de energia relativamente pequena.

Os astrônomos agora querem comparar os dados entre os dois supermassivos buracos negros, testando modelos e teorias e analisando como o gás se comporta ao redor desses corpos.

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> A nova imagem - uma média de milhares de imagens produzidas por diferentes processos computacionais - foi descrita com mais detalhes em uma série de 10 estudos publicados em uma edição especial do periódico The Astrophysical Journal Letters (Ref.2).

(1) Para mais informações: Pela primeira vez, cientistas conseguem a real imagem de um Buraco Negro

(2) Buracos negros são uma das mais notáveis predições da Teoria da Relatividade Geral, desenvolvida por Albert Einstein no início do século XX, sendo considerados resultados inevitáveis de um colapso gravitacional envolvendo tipicamente massas estelares muito grandes. Para mais informações, acesse:

(3) Para mais informações, acesse: Em novo mapa galáctico, Terra está mais próxima de supermassivo buraco negro

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REFERÊNCIAS