Nota de Imprensa

As observações mais detalhadas de matéria a orbitar perto de um buraco negro

O instrumento GRAVITY do ESO confirma buraco negro no centro da Via Láctea

31 de Outubro de 2018

Com o auxílio do GRAVITY, o instrumento extremamente sensível do ESO, uma equipa internacional de cientistas confirmou, como se suponha há muito tempo, que um buraco negro supermassivo se esconde no centro da Via Láctea. Novas observações mostram nodos de gás a deslocarem-se a velocidades de cerca de 30% da velocidade da luz, numa órbita circular logo a seguir ao horizonte de acontecimentos do buraco negro, o que corresponde à primeira vez que se observa matéria a orbitar próximo do ponto de não retorno. Estas são também as observações mais detalhadas obtidas até à data de matéria a orbitar tão perto de um buraco negro.

Com o auxílio do instrumento GRAVITY montado no Interferómetro do Very Large Telescope do ESO, cientistas de um consórcio de instituições europeias, incluindo o ESO [1], observaram clarões de radiação infravermelha a ser emitidos pelo disco de acreção que rodeia Sagitário A*, o objeto massivo situado no coração da Via Láctea. Os clarões observados fornecem-nos uma confirmação, há muito tempo esperada, de que o objeto que se esconde no centro da nossa Galáxia é, como se tem assumido, um buraco negro supermassivo. Os clarões têm origem no material que está a orbitar perto do horizonte de acontecimentos do buraco negro — o que faz destas observações as mais detalhadas obtidas até à data de matéria a orbitar tão próximo de um buraco negro.

Apesar da matéria que compõe o disco de acreção — o cinturão de gás que rodeia Sagitário A* e que se desloca a velocidades relativistas [2] — orbitar o buraco negro de forma segura, qualquer material que se aproxime demasiado é puxado para além do horizonte de acontecimentos. O ponto mais próximo de um buraco negro onde a matéria pode orbitar sem ser puxada de forma definitiva para o seu interior é chamada a órbita estável mais interior e foi nesta zona que tiveram origem os clarões observados.

“É incrível poder realmente testemunhar material a orbitar um buraco negro a uma velocidade de 30% da velocidade da luz,” refere Oliver Pfuhl, um cientista no Instituto Max Planck de Física Extraterrestre (MPE). ”A extrema sensibilidade do GRAVITY permitiu-nos observar os processos de acreção em tempo real com um detalhe sem precedentes.”

Estas medições foram apenas possíveis graças a uma colaboração internacional e a instrumentação de vanguarda [3]. O instrumento GRAVITY, que tornou possível este trabalho, combina a luz colectada por quatro telescópios do VLT do ESO, criando assim um super-telescópio virtual de 130 metros de diâmetro, o qual foi utilizado para investigar a natureza de Sagitário A*.

Em Julho deste ano, com o auxílio do GRAVITY e do SINFONI, outro instrumento montado no VLT, a mesma equipa de investigadores fez medições precisas na altura da passagem da estrela S2 pelo campo gravitacional extremo existente perto de Sagitário A* e revelou, pela primeira vez, os efeitos previstos pela teoria da relatividade geral de Einstein em meios tão extremos. Durante a passagem da S2 foi igualmente observada forte emissão infravermelha.

“Estávamos a monitorizar de perto a S2 e claro que, ao mesmo tempo, estávamos também atentos a Sagitário A*,” explicou Pfuhl. “Durante as observações, tivemos a sorte de reparar em três clarões brilhantes emitidos  perto da zona do buraco negro — foi uma coincidência fantástica!” 

Esta radiação emitida por electrões altamente energéticos situados muito perto do buraco negro, foi vista como três clarões brilhantes muito proeminentes e ajustava perfeitamente previsões teóricas para pontos quentes a orbitar perto de um buraco negro de 4 milhões de massas solares [4]. Pensa-se que estes clarões têm origem nas interações magnéticas do gás muito quente que orbita próximo de Sagitário A*.

Reinhard Genzel, do MPE em Garching, na Alemanha, e que liderou o estudo explica: ”Este sempre foi um dos nossos projetos de sonho mas não ousávamos imaginar que poderia tornar-se possível tão cedo.” Relativamente à suposição de longa data de que Sagitário A* seria um buraco negro supermassivo, Genzel conclui que “este resultado é uma confirmação retumbante do paradigma do buraco negro supermassivo.”

Notas

[1] Este trabalho foi levada a cabo por cientistas do Instituto Max Planck de Física Extraterrestre (MPE), Observatoire de Paris, Université Grenoble Alpes, CNRS, Instituto Max Planck de Astronomia, Universidade de Colónia, CENTRA – Centro de Astrofísica e Gravitação e ESO.

[2] Velocidades relativistas são aquelas que são tão elevadas que os efeitos da Teoria da Relatividade de Einstein se tornam significativos. No caso do disco de acreção que rodeia Sagitário A*, o gás está a mover-se a cerca de 30% da velocidade da luz.

[3] O instrumento GRAVITY foi desenvolvido num trabalho de colaboração que envolveu o Instituto Max Planck de Física Extraterrestre (Alemanha), LESIA do Observatório de Paris–PSL/CNRS/Sorbonne Université/Univ. Paris Diderot e IPAG da Université Grenoble Alpes/CNRS (França), Instituto Max Planck de Astronomia (Alemanha), Universidade de Colónia (Alemanha), CENTRA–Centro de Astrofísica e Gravitação (Portugal) e ESO.

[4] A massa do Sol é uma unidade usada em astronomia e tem um valor de 1,989 x 10³⁰ kg, o que significa que Sagitário A* tem uma massa de 1,3 biliões de vezes a massa da Terra.

Informações adicionais

Este trabalho foi descrito num artigo científico intitulado "Detection of Orbital Motions Near the Last Stable Circular Orbit of the Massive Black Hole SgrA*", da Colaboração GRAVITY, publicado na revista da especialidade Astronomy & Astrophysics a 31 de Outubro de 2018.

A equipa do GRAVITY é composta por: R. Abuter (ESO, Garching, Alemanha), A. Amorim (Universidade de Lisboa, Lisboa, Portugal), M. Bauböck (Instituto Max Planck de Física Extraterrestre, Garching, Alemanha [MPE]), J.P. Berger (Univ. Grenoble Alpes, CNRS, IPAG, Grenoble, França [IPAG]; ESO, Garching, Alemanha), H. Bonnet (ESO, Garching, Alemanha), W. Brandner (Instituto Max Planck de Astronomia, Heidelberg, Alemanha [MPA]), Y. Clénet (LESIA, Observatoire de Paris, PSL Research University, CNRS, Sorbonne Universités, UPMC Univ. Paris 06, Univ. Paris Diderot, Meudon, França [LESIA]), V. Coudé du Foresto (LESIA), P. T. de Zeeuw (Sterrewacht Leiden, Universidade de Leiden, Leiden, Holanda; MPE), C. Deen (MPE), J. Dexter (MPE), G. Duvert (IPAG), A. Eckart (Universidade de Colónia, Colónia, Alemanha; Instituto Max Planck de Rádio Astronomia, Bona, Alemanha), F. Eisenhauer (MPE), N.M. Förster Schreiber (MPE), P. Garcia (Universidade do Porto, Porto, Portugal), F. Gao (MPE), E. Gendron (LESIA), R. Genzel (MPE; University of California, Berkeley, California, EUA), S. Gillessen (MPE), P. Guajardo (ESO, Santiago, Chile), M. Habibi (MPE), X. Haubois (ESO, Santiago, Chile), Th. Henning (MPIA), S. Hippler (MPIA), M. Horrobin (Universidade de Colónia, Colónia, Alemanha), A. Huber (MPIA), A. Jimenez Rosales (MPE), L. Jocou (IPAG), P. Kervella (LESIA; MPIA), S. Lacour (LESIA), V. Lapeyrère (LESIA), B. Lazareff (IPAG), J.-B. Le Bouquin (IPAG), P. Léna (LESIA), M. Lippa (MPE), T. Ott (MPE), J. Panduro (MPIA), T. Paumard (LESIA), K. Perraut (IPAG), G. Perrin (LESIA), O. Pfuhl (MPE), P.M. Plewa (MPE), S. Rabien (MPE), G. Rodríguez-Coira (LESIA), G. Rousset (LESIA), A. Sternberg (Escola de Física e Astronomia, Universidade de Tel Aviv, Tel Aviv, Israel, Center for Computational Astrophysics, Flatiron Institute, New York, EUA), O. Straub (LESIA), C. Straubmeier (Universidade de Colónia, Colónia, Alemanha), E. Sturm (MPE), L.J. Tacconi (MPE), F. Vincent (LESIA), S. von Fellenberg (MPE), I. Waisberg (MPE), F. Widmann (MPE), E. Wieprecht (MPE), E. Wiezorrek (MPE), J. Woillez (ESO, Garching, Alemanha), S. Yazici (MPE; Universidade de Colónia, Colónia, Alemanha).

O ESO é a mais importante organização europeia intergovernamental para a investigação em astronomia e é de longe o observatório astronómico mais produtivo do mundo. O ESO tem 16 Estados Membros: Alemanha, Áustria, Bélgica, Dinamarca, Espanha, Finlândia, França, Holanda, Irlanda, Itália, Polónia, Portugal, Reino Unido, República Checa, Suécia e Suíça, para além do país de acolhimento, o Chile, e a Austrália, um parceiro estratégico. O ESO destaca-se por levar a cabo um programa de trabalhos ambicioso, focado na concepção, construção e operação de observatórios astronómicos terrestres de ponta, que possibilitam aos astrónomos importantes descobertas científicas. O ESO também tem um papel importante na promoção e organização de cooperação na investigação astronómica. O ESO mantém em funcionamento três observatórios de ponta no Chile: La Silla, Paranal e Chajnantor. No Paranal, o ESO opera  o Very Large Telescope e o Interferómetro do Very Large Telescope, o observatório astronómico óptico mais avançado do mundo, para além de dois telescópios de rastreio: o VISTA, que trabalha no infravermelho, e o VLT Survey Telescope, concebido exclusivamente para mapear os céus no visível. O ESO é também um parceiro principal em duas infraestruturas situadas no Chajnantor, o APEX e o ALMA, o maior projeto astronómico que existe atualmente. E no Cerro Armazones, próximo do Paranal, o ESO está a construir o Extremely Large Telescope (ELT) de 39 metros, que será “o maior olho do mundo virado para o céu”.

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Este texto é a tradução da Nota de Imprensa do ESO eso1835, cortesia do ESON, uma rede de pessoas nos Países Membros do ESO, que servem como pontos de contacto local com os meios de comunicação social, em ligação com os desenvolvimentos do ESO. A representante do nodo português é Margarida Serote.