Nota de Imprensa

ALMA revela campo magnético intenso próximo de buraco negro supermassivo

Iluminando mecanismos misteriosos na borda do horizonte de acontecimentos

16 de Abril de 2015

O Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) revelou um campo magnético extremamente potente, muito para além do que tinha sido anteriormente detectado no núcleo de uma galáxia, muito próximo do horizonte de acontecimentos de um buraco negro supermassivo. Esta nova observação ajuda os astrónomos a compreender melhor a estrutura e formação destes habitantes massivos dos centros das galáxias e os jactos gémeos de plasma que frequentemente ejectam a alta velocidade dos seus polos. Estes resultados serão publicados a 17 de abril de 2015 na revista Science.

Os buracos negros supermassivos, frequentemente com massas de milhares de milhões de vezes a do Sol, situam-se no coração da maior parte das galáxias existentes no Universo. Estes buracos negros podem acretar enormes quantidades de matéria sob a forma de um disco que os rodeia. Enquanto a maioria desta matéria alimenta o buraco negro, uma parte pode escapar momentos antes de ser capturada, sendo lançada no espaço com velocidades próximas da velocidade da luz sob a forma de um jacto de plasma. A maneira como isto acontece não é muito bem compreendida, embora se pense que campos magnéticos fortes actuando muito próximo do horizonte de acontecimentos tenham um papel crucial no processo, ajudando a matéria a escapar às “mandíbulas escancaradas da escuridão”.

Apenas se tinham observado até agora campos magnéticos fracos [1] longe dos buracos negros - a vários anos-luz de distância. No entanto, astrónomos da Universidade de Tecnologia Chalmers e do Observatório Espacial Onsala na Suécia, utilizaram o ALMA para detectar sinais diretamente relacionados com um campo magnético intenso localizado muito perto do horizonte de acontecimentos do buraco negro supermassivo da galáxia distante PKS 1830-211. Este campo magnético situa-se precisamente no local onde a matéria é lançada repentinamente para longe do buraco negro sob a forma de um jacto.

A equipa mediu a intensidade do campo magnético através da polarização da radiação, à medida que esta se afastava do buraco negro.

“A polarização é uma propriedade importante da luz muito usada na vida diária, por exemplo nos óculos de sol ou nos óculos 3D no cinema,” diz Ivan Marti-Vidal, o autor principal deste trabalho. “Quando produzida naturalmente, a polarização pode ser usada para medir campos magnéticos, uma vez que a radiação muda a sua polarização quando viaja através de um meio magnetizado. Neste caso, a radiação detectada pelo ALMA viajou através da matéria situada muito próximo do buraco negro, um local cheio de plasma altamente magnetizado.”

Os astrónomos aplicaram uma nova técnica de análise desenvolvida para os dados ALMA e descobriram que a direção da polarização da radiação vinda do centro da PKS 1830-211 rodou [2]. Estes foram os comprimentos de onda mais curtos de sempre usados neste tipo de estudo, o que permitiu que se investigassem regiões muito próximas do buraco negro central [3].

“Descobrimos sinais claros da rotação da polarização, que são centenas de vezes maiores do que os maiores alguma vez encontrados no Universo,” diz Sebastien Muller, co-autor do artigo científico que descreve estes resultados. “A nossa descoberta constitui um enorme passo em frente em termos de frequência observada, graças ao uso do ALMA, e em termos de distância ao buraco negro onde estudámos o campo magnético - da ordem de apenas alguns dias-luz do horizonte de acontecimentos. Estes resultados, assim como estudos futuros, ajudar-nos-ão a perceber o que é que se passa realmente na vizinhança imediata dos buracos negros supermassivos.”

Notas

[1] Foram detectados campos magnéticos muito mais fracos na vizinhança do buraco negro supermassivo relativamente inactivo situado no centro da Via Láctea. Observações recentes mostraram também campos magnéticos fracos na galáxia activa NGC 1275, detectados nos comprimentos de onda milimétricos.

[2] Os campos magnéticos induzem a rotação de Faraday, que faz com que a polarização rode de diferentes maneiras a diferentes comprimentos de onda. O modo como esta rotação depende do comprimento de onda informa-nos sobre o campo magnético na região.

[3] As observações ALMA foram obtidas a um comprimento de onda efectivo de cerca de 0,3 milímetros, enquanto trabalhos anteriores foram executados a comprimentos de onda rádio muito maiores. Apenas a radiação de comprimentos de onda milimétricos consegue escapar de uma região muito próxima do buraco negro, uma vez que a radiação com maiores comprimentos de onda é absorvida.

Informações adicionais

Este trabalho foi descrito num artigo científico intitulado “A strong magnetic field in the jet base of a supermassive black hole” que será publicado a 17 de abril de 2015 na revista Science.

A equipa é composta por I. Martí-Vidal (Observatório Espacial Onsala e Departamento de Ciências da Terra e do Espaço, Universidade de Tecnologia Chalmers, Suécia), S. Muller (Observatório Espacial Onsala e Departamento de Ciências da Terra e do Espaço, Universidade de Tecnologia Chalmers, Suécia), W. Vlemmings (Departamento de Ciências da Terra e do Espaço e Observatório Espacial Onsala, Universidade de Tecnologia Chalmers, Suécia), C. Horellou (Departamento de Ciências da Terra e do Espaço, Universidade de Tecnologia Chalmers, Suécia) e S. Aalto (Departamento de Ciências da Terra e do Espaço, Universidade de Tecnologia Chalmers, Suécia).

O Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), uma infraestrutura astronómica internacional, é uma parceria entre o ESO,  a Fundação Nacional para a Ciência dos Estados Unidos (NSF) e os Institutos Nacionais de Ciências da Natureza (NINS) do Japão, em cooperação com a República do Chile. O ALMA é financiado pelo ESO em prol dos seus Estados Membros, pela NSF em cooperação com o Conselho de Investigação Nacional do Canadá (NRC) e do Conselho Nacional Científico da Ilha Formosa (NSC) e pelo NINS em cooperação com a Academia Sinica (AS) da Ilha Formosa e o Instituto de Astronomia e Ciências do Espaço da Coreia (KASI).

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 é  financiado por 16 países: Alemanha, Áustria, Bélgica, Brasil, Dinamarca, Espanha, Finlândia, França, Holanda, Itália, Polónia, Portugal, Reino Unido, República Checa, Suécia e Suíça, assim como pelo Chile, o país de acolhimento. 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, o observatório astronómico óptico mais avançado do mundo e dois telescópios de rastreio. O VISTA, o maior telescópio de rastreio do mundo que trabalha no infravermelho e o VLT Survey Telescope, o maior telescópio concebido exclusivamente para mapear os céus no visível. O ESO é um parceiro principal no ALMA, o maior projeto astronómico que existe atualmente. E no Cerro Armazones, próximo do Paranal, o ESO está a construir o European Extremely Large Telescope (E-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 eso1515, 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.