Astrônomos revelam estrutura 3D de erupções rotativas do buraco negro supermassivo da Via Láctea

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Astrônomos revelam estrutura 3D de erupções rotativas do
buraco negro supermassivo da Via Láctea
Ilustração do buraco negro Sagitário A no centro da Via Láctea. Crédito: NOIR LAB/NSF.
Algo é aceso em Sagitário A (Sgr A), o buraco negro supermassivo no coração da nossa Via Láctea. Em
um estudo multi-institucional, os astrônomos criaram a primeira visualização tridimensional de uma
erupção de alta energia a partir de Sgr A. Esta conquista, obtida usando dados coletados pelo Atacama
Large Millimeter/Submillimeter Array (ALMA), fornece informações distintas sobre o ambiente turbulento
dos buracos negros.
“Esta é a primeira reconstrução tridimensional do gás girando perto de um buraco negro”, diz
Katie Bouman, professora assistente de computação e ciências matemáticas, engenharia
elétrica e astronomia no Caltech, cujo grupo liderou o esforço descrito em um novo artigo na
Nature Astronomy.
Buracos negros e flares
Em 11 de abril de 2017, o ALMA observou explosões misteriosas originárias da vizinhança de Sgr A.
Acredita-se que essas chamas, que ocorrem esporadicamente e variam em intensidade, se originam do
disco de acreção do buraco negro – onde a gravidade puxa poeira e gás, que então espiralam para
dentro. Embora essas explosões sejam tipicamente vistas em vários comprimentos de onda, como raios-
X, infravermelho e rádio, alcançar uma representação tridimensional de sua estrutura tem sido
desafiador até agora.
https://cdn.zmescience.com/wp-content/uploads/2024/04/sagittarius.jpg
https://www.nasa.gov/image-article/supermassive-black-hole-sagittarius/
https://www.zmescience.com/research/how-we-know-theres-a-supermassive-black-hole-at-the-center-of-the-milky-way/
https://www.almaobservatory.org/en/home/
https://www.nature.com/articles/s41550-024-02238-3
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A pesquisa mais recente analisou os dados usando tomografia polarimétrica orbitária, uma técnica que
combina representações 3D baseadas em redes neurais com modelos gravitacionais complexos. Isso
permite aos cientistas visualizar essas erupções em três dimensões pela primeira vez.
O ALMA não captura simplesmente uma única curva de luz. Isso ocorre porque o telescópio registra
dados sobre diferentes estados de polarização de luz, resultando em vários “vídeos” para cada
observação. A polarização, semelhante ao comprimento de onda e intensidade, é uma característica
básica da luz que mostra como a parte elétrica de uma onda de luz se alinha com a direção da onda de
deslocamento.
Reconstrução de explosões 3D em torno de buraco negro
supermassivo.
“O que oBem do ALMA são dois vídeos polarizados de um único pixel”, disse Bouman.
“Essa luz polarizada é realmente muito, muito informativa.”
Aviad Levis, um estudioso de pós-doutorado no grupo de Bouman e o principal autor do artigo, destaca
que o vídeo não é uma simulação nem uma gravação direta de eventos em tempo real.
“É uma reconstrução baseada em nossos modelos de física de buracos negros. Ainda há
muita incerteza associada a isso porque depende de esses modelos serem precisos”, disse
Levis.
A reconstrução 3D revelou duas regiões brilhantes e compactas orbitando aproximadamente seis vezes
o raio do horizonte de eventos de Sgr A. A visualização sugere que essas regiões giram no sentido
horário em um disco com uma baixa inclinação em relação à nossa linha de visão. Isso corresponde às
previsões de estudos teóricos anteriores e ajuda a validar alguns dos modelos existentes sobre o
comportamento do buraco negro.
“Isso é muito emocionante”, disse Bouman. “Não precisava sair dessa maneira. Poderia ter
havido brilho arbitrário espalhado por todo o volume. O fato de que isso se parece muito com
https://en.wikipedia.org/wiki/Polarization_(waves)
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as explosões que as simulações de computador dos buracos negros preveem é muito
emocionante.”
Criar um modelo 3D dessas chamas foi um desafio por causa das fortes forças gravitacionais que
distorcem o espaço-tempo e, por sua vez, afetam o caminho da luz. A luz teve que viajar através do
espaço-tempo altamente distorcido, adicionando camadas de complexidade à análise.
Para lidar com isso, a equipe desenvolveu ferramentas de imagem computacional que poderiam lidar
com a flexão de luz devido a efeitos gravitacionais – um fenômeno conhecido como lente gravitacional.
Este processo foi essencial para decifrar com precisão os dados bidimensionais restritos adquiridos do
ALMA.
Esta descoberta traz implicações substanciais para a astrofísica, fornecendo uma nova abordagem para
compreender a dinâmica dos discos de acreção perto de buracos negros supermassivos. Esses insights
aprofundados sobre o comportamento das chamas podem ajudar a melhorar nossa compreensão e
refinamento dos modelos de física de acreção de buracos negros. A técnica também poderia ser
aplicada para estudar outros fenômenos no universo, como o ambiente em torno de outros buracos
negros e estrelas de nêutrons.
“Esta é uma aplicação realmente interessante de como a IA e a física podem se unir para
revelar algo que é invisível”, disse Levis. “Esperamos que os astrônomos possam usá-lo em
outros ricos dados de séries temporias para lançar luz sobre dinâmicas complexas de outros
eventos e tirar novas conclusões.”
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As etiquetas: Aviad Levis (tratos)Katie BoumanTraduçãoSagitário A'sgr A-Buraco negro supermassivo
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