O campo magnético que rodeia o buraco negro supermassivo no centro da Via Láctea foi observado pela primeira vez. Astrônomos que usam o Telescópio Horizon (EHT) ficaram surpresos com a natureza ordenada do campo, que existe no ambiente extremamente violento que rodeia o buraco negro Sagitário A*. O estudo poderá levar a uma melhor compreensão do papel crucial que o campo magnético desempenha na forma como o buraco negro se alimenta da matéria circundante.

Esta é a segunda vez que o EHT observa o campo magnético de um buraco negro supermassivo. Em 2021 detectou o campo do buraco negro no centro da galáxia 87 mais confuso (M87).

Acredita-se que os buracos negros supermassivos estejam rodeados por plasma que gira em direção ao abismo gravitacional. Isto cria um poderoso campo magnético, que pode então interagir com o material que cai. Este material em aceleração emite grandes quantidades de radiação, incluindo ondas de rádio que são polarizadas pelo campo magnético local.

Rede global

O EHT é uma rede global de radiotelescópios que pode medir esta polarização e, portanto, mapear o campo magnético que rodeia um buraco negro.

Sagitário A* pesa cerca de 6.6 milhões de massas solares – o que é mil vezes menos massivo que o gigantesco M87. Apesar desta enorme diferença, os astrónomos do EHT ficaram surpresos com a semelhança dos campos magnéticos dos dois objetos.

“Esperávamos encontrar alguma assinatura do campo magnético simplesmente porque sabemos que Sagitário A* ainda está se alimentando, apenas muito lentamente”, diz Ziri Younsi da University College London, que é membro da equipe EHT. “O que não previmos foi que o padrão de polarização seria tão semelhante em morfologia ao M87.”

Espera-se que todos os buracos negros supermassivos que agregam matéria tenham um campo magnético embutido em seus discos de acreção. O campo está ancorado no plasma fora do horizonte de eventos e é então amplificado pela rotação do buraco negro. O buraco negro M87 é muito ativo, com um grande disco de acreção de plasma, em comparação com Sagitário A*.

Controlando o fluxo

Os campos magnéticos de ambos os objetos possuem linhas de campo magnético em configurações semelhantes a vórtices (ver figura). Quanto mais próximas as linhas estiverem umas das outras, mais forte e organizado será o campo magnético. Younsi estima que a intensidade do campo magnético do Sagitário A* é equivalente à de um imã de geladeira. Embora possa não parecer muito, é suficientemente forte para afetar o fluxo de plasma em acreção – ajudando assim a controlar a forma como o buraco negro se alimenta.

A aparente semelhança nas estruturas dos dois campos magnéticos faz com que alguns astrónomos se perguntem sobre outras possíveis semelhanças.

O buraco negro de M87 é notável por seu jato relativístico. Este é um feixe de partículas fortemente colimado que é varrido do disco de acreção pelo campo magnético e acelerado para fora até perto da velocidade da luz. Um jato é visível ao longo do eixo de rotação do objeto e é possível que outro se estenda na direção oposta.

Dada a semelhança na estrutura magnética, é possível que Sagitário A* também possa hospedar jatos relativísticos que até agora passaram despercebidos.

Bolhas misteriosas

Na verdade, esses jatos podem ser a fonte das misteriosas Bolhas de Fermi da Via Láctea. Estas são duas enormes plumas de partículas carregadas que se elevam 25,000 anos-luz acima e abaixo do plano da galáxia. Estima-se que tenham apenas alguns milhões de anos e que se originam no centro galáctico, mas a sua causa é incerta.

No entanto, Younsi salienta que um jato é altamente colimado, enquanto as bolhas de Fermi abrangem uma área mais ampla e são quase como uma explosão. E embora considere “curiosas” as semelhanças entre os dois buracos negros, Younsi conta Mundo da física de seu ceticismo de que o buraco negro da nossa galáxia tenha um jato.

“Poderíamos tomar alguma liberdade e interpretar isso de forma exagerada e dizer que talvez seja uma evidência de que poderia haver um jato”, diz ele. “Ou pode ser que precisemos de dados melhores no futuro, com maior resolução, e talvez veremos que o padrão de polarização muda um pouco.”

Mudança rápida

M87 está a 53 milhões de anos-luz de distância e o seu disco de acreção de buraco negro é enorme, então esses dois fatores significam que não o vemos mudar muito em curtos intervalos de tempo. Sagitário A* está muito mais perto de nós, a uma distância de cerca de 26,000 anos-luz, e o seu disco de acreção muito menor significa que o EHT pode ver o disco de acreção mudando ao longo de minutos e horas.

A primeira imagem de Sagitário A* (brilho, não polarização), divulgada em 2022, foi, portanto, uma visão média do buraco negro, e Younsi aponta que pode ser apenas uma coincidência que a imagem média do tempo do buraco negro O campo magnético é semelhante ao M87, o que significa que as buscas por jatos podem ser inúteis.

“Sagitário A* está a mudar muito rapidamente, por isso há muito mais incerteza na estrutura vista na imagem”, diz Younsi. “Precisamos de algum monitoramento de longo prazo, porque o que estamos vendo agora pode ser apenas um acaso que se parece com o M87 e, na verdade, não é representativo do estado geral médio do tempo. Pode ser que essa imagem mude muito nos próximos anos.”

Se o tempo permitir, o EHT observa Sagitário A* todos os anos, mais recentemente em abril. Ele também continua monitorando o buraco negro de M87 e tentando detectar buracos negros supermassivos em outras galáxias. Quanto mais buracos negros forem observados, mais saberemos se o buraco negro de Sagitário A* e M87 são realmente exemplos típicos.

As observações são descritas em dois artigos no As Cartas do Jornal Astrofísico. Um papel cobre as medições de polarização e o outro descreve suas implicações.

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• Fonte: https://physicsworld.com/a/milky-ways-supermassive-black-hole-has-a-surprising-magnetic-personality/