Telescópios de pesquisa ligada à USP detectam sinal de buraco negro duplo
Observações do Telescópio Horizonte de Eventos (EHT) podem revelar presença de corpo celeste a mais de um bilhão de anos-luz da Terra
Pela primeira vez, observações da rede global de radiotelescópios do Telescópio Horizonte de Eventos (EHT, na sigla em inglês) detectaram o sinal do que pode ser um buraco negro duplo, em uma galáxia situada a 1,6 bilhão de anos-luz da Terra.
A rede EHT conta com telescópios nos Estados Unidos (Arizona e Havaí), Chile, México, França, Groenlândia, Polônia e na Antártica (Polo Sul), além do Brasil, através da USP, que contribui com a calibração de dados do telescópio ALMA no Chile, e o futuro LLAMA na Argentina.
Os cientistas observaram diretamente o campo magnético que surge da interação entre ondas de choque em regiões de plasma comprimido, e ondas de pressão em forma de hélice num jato de buraco negro supermassivo em OJ 287, um provável sistema duplo de buracos negros localizado a 1,6 bilhão de anos-luz da Terra. A análise das observações revela que as ondas que formam o jato se movem em trajetórias torcidas consistentes, e não só em linha reta ou em curvas simples.
O EHT é uma rede global de radiotelescópios que atua como um telescópio virtual do tamanho da Terra com a qual colaboram várias instituições pelo mundo, dentre elas a USP. Capaz de identificar uma bolinha de pingue-pongue na Lua, sua resolução permitiu a captura de duas ondas de choque brilhantes percorrendo o jato em velocidades diferentes. Ao se moverem, essas ondas interagem em um padrão de ondas conhecido como Kelvin-Helmholtz (que forma vórtices e ondulações parecidas com as ondas do mar) em um campo magnético helicoidal, isto é, em forma de hélice. Com isso, produzem um fenômeno notável: a polarização da luz (direção de oscilação das ondas) gira em direções opostas.
Os resultados do estudo foram publicados na revista científica Astronomy & Astrophysic. O artigo pode ser lido aqui.
Física do jato
“As rotações das ondas em direções opostas são a evidência definitiva,” explica José L. Gómez, pesquisador do Instituto de Astrofísica de Andalucía-CSIC e autor principal do artigo. “Quando os choques interagem com a instabilidade de Kelvin-Helmholtz, eles revelam a estrutura helicoidal do campo magnético”, completa.
Segundo Efthalia Traianou, coordenadora do Grupo de Trabalho de AGNs do EHT, “é a primeira vez que observamos diretamente a interação de choques e instabilidades em um jato de buraco negro”. As modelagens detalhadas mostram que os componentes do jato se movem em trajetórias torcidas consistentes, e não apenas em linhas retas ou curvas simples.
Conhecido por suas erupções periódicas e dramáticas, OJ 287 oferece um laboratório único para estudar a física de buracos negros. “Essas medições nos permitem mapear diretamente a geometria do campo magnético na região de lançamento e colimação do jato,” explica Ilje Cho, do Korea Astronomy and Space Science Institute (Kasi).
Papel brasileiro
O Instituto de Astronomia, Geofísica e Ciências Atmosféricas (IAG) da USP passou a integrar a colaboração EHT em 2022, com a chegada do professor Ciriaco Goddi, colaborador do EHT desde 2014.
O docente liderou o grupo responsável pela calibração dos dados do Atacama Large Millimeter Array (Alma), o maior e mais poderoso radiotelescópio do mundo, localizado a 5 mil metros de altitude no Deserto do Atacama, no Chile. “Os dados do Alma, obtidos simultaneamente com o EHT, são essenciais para calibrar os dados e detectar a fraca emissão polarizada ao longo do jato de OJ 287,” explica Goddi.
Em uma parceria entre o Brasil e a Argentina, a USP colidera a construção de um novo telescópio que em breve integrará o EHT: o Large Latin American Millimeter Array (LLAMA), no deserto da Puna de Atacama, na Argentina. Em colaboração estreita com o Alma, distante apenas 180km do telescópio no Chile, o LLAMA irá incrementar a pesquisa no possível buraco negro duplo, fornecendo mais dados que poderão determinar a sua natureza de forma mais conclusiva.