Há muita ação no centro da galáxia, onde um buraco negro supermassivo (SMBH) conhecido como Sagitário A* (Sgr A*) literalmente mantém a galáxia unida. Parte dessa ação é a criação de explosões gigantescas de Sgr A*, que podem emitir energia equivalente a 10 vezes a produção anual de energia do Sol. No entanto, há décadas que os cientistas têm ignorado uma característica fundamental destas explosões – o seu aspecto na faixa do infravermelho médio. Mas agora, uma equipe liderada por pesquisadores do Centro de Astrofísica de Harvard e do Instituto Max Planck de Radioastronomia publicou pela primeira vez um artigo que detalha pela primeira vez como é uma erupção nessas frequências.
Os astrónomos têm observado Sgr A* desde a década de 1990 e têm conhecimento das explosões, que foram inicialmente vistas como variações no brilho do SMBH. Foi observado com todos os tipos de telescópios, incluindo o observatório de raios X Chandra e, talvez o mais famoso, o Event Horizon Telescope, que foi responsável pela famosa primeira imagem de M87*, outro buraco negro no centro da galáxia Messier. . A EHT também divulgou uma imagem do próprio Sgr A* em maio de 2022.
Até agora, essas observações foram feitas na luz visível através do infravermelho e do infravermelho distante até os raios X. Sempre houve uma lacuna no meio da faixa infravermelha. Vários factores explicam esta lacuna.
Primeiro, o Sgr A* é relativamente fraco na faixa do infravermelho médio em comparação com outras faixas, por isso não se destaca tanto no ruído de fundo do universo. Em segundo lugar, muitas das emissões no infravermelho médio são obscurecidas pela nuvem de poeira que rodeia o SMBH no centro da galáxia, bloqueando-o dos detectores na Terra, a 28.000 anos-luz de distância. Terceiro, havia limitações tecnológicas para os próprios sensores infravermelhos. Existiam telescópios terrestres que poderiam ter detectado o sinal, mas a atmosfera da Terra bloqueou ainda mais o sinal.
Isso exigiu que os cientistas esperassem pelo tão esperado Telescópio Espacial James Webb (JWST). Quando finalmente foi lançado no final de 2021, era apenas uma questão de tempo até que conseguissem tempo de observação para observar Sgr A* e, esperançosamente, observar uma explosão com o detector infravermelho mais poderoso já lançado em órbita.
O JWST de fato obteve tempo de observação com Sgr A* e viu um clarão, representando a primeira gravação de um clarão na faixa do infravermelho médio. Mas a equipa de investigação não parou por aí – eles também estavam a observar com vários outros telescópios a confirmação do sinal do JWST.
Eles não encontraram nenhum na faixa de raios X com o Chandra, embora isso provavelmente tenha ocorrido porque o clarão não era forte o suficiente para emitir uma quantidade significativa de raios X. Mas eles viram um sinal do Sub-Millimeter Array (SMA) no Havaí, que detectou ondas de rádio seguindo cerca de 10 minutos atrás do sinal infravermelho médio detectado.
Essa confirmação foi necessária porque permitiu que os experimentalistas fornecessem ainda mais informações sobre a mesma explosão aos teóricos. O seu trabalho é então confirmar os modelos e simulações do que causa as explosões. A teoria atual é que eles ocorrem quando as linhas do campo magnético no disco de acreção do SMBH se unem e emitem grandes quantidades de radiação em um processo conhecido como emissão síncrotron. Na emissão síncrotron, um monte de partículas carregadas – normalmente elétrons – são empurradas para baixo nas linhas do campo magnético como se fossem parte de um enorme acelerador de partículas.
Os dados do JWST se enquadram perfeitamente nessa teoria. No entanto, parece haver questões adicionais sem resposta sobre se essa característica era específica do Sgr A* ou se poderia ser observada para outros SMBHs, como o M87*. Por enquanto, isso ainda está para ser visto, embora dado o interesse neste buraco negro em particular neste comprimento de onda específico, embora este possa ter sido o primeiro estudo publicado sobre o tema, provavelmente não será o último.
Saber mais:
CfA – Cientistas fazem a primeira detecção de explosões de infravermelho médio em Sgr A*
von Fellenberg e outros – Primeira detecção e modelagem no infravermelho médio de um flare do Sgr A*
UT – Ecos de explosões do buraco negro supermassivo da Via Láctea
UT – Um buraco negro emitiu um clarão para longe de nós, mas sua intensa gravidade redirecionou a explosão de volta em nossa direção
Imagem principal:
Esta concepção artística da explosão no infravermelho médio em Sgr A* captura a variabilidade, ou mudança de intensidade, da explosão à medida que as linhas do campo magnético do buraco negro se aproximam umas das outras. O subproduto desta reconexão magnética é a emissão síncrotron. A emissão vista na explosão se intensifica à medida que os elétrons energizados viajam ao longo das linhas do campo magnético do SMBH próximo à velocidade da luz. Os rótulos marcam como o índice espectral do flare muda do início ao fim do flare.
Crédito: CfA/Mel Weiss
