Astrofísicos com a Colaboração do Event Horizon Telescope (EHT) conduziram observações de teste alcançando a mais alta resolução já obtida da superfície da Terra, detectando luz dos centros de galáxias distantes a uma frequência de cerca de 345 GHz. Quando combinados com imagens existentes de buracos negros supermassivos nos corações de Messier 87 e nossa Via Láctea na frequência mais baixa de 230 GHz, esses novos resultados não apenas tornarão as fotografias de buracos negros 50% mais nítidas, mas também produzirão visões multicoloridas da região imediatamente fora do limite dessas bestas cósmicas.
Esta impressão artística mostra as localizações de vários observatórios de rádio ao redor do planeta, que participaram de um experimento piloto conduzido pela Colaboração EHT que obteve as observações de mais alta resolução do solo. Crédito da imagem: ESO / M. Kornmesser.
A Colaboração EHT divulgou imagens de M87*, o buraco negro supermassivo no centro de Messier 87, em 2019, e de Sagitário A*, o buraco negro supermassivo no coração da nossa Via Láctea, em 2022.
Essas imagens foram obtidas conectando vários observatórios de rádio ao redor do planeta, usando uma técnica chamada interferometria de linha de base muito longa (VLBI), para formar um único telescópio virtual “do tamanho da Terra”.
Para obter imagens de maior resolução, os astrônomos normalmente contam com telescópios maiores — ou uma separação maior entre observatórios trabalhando como parte de um interferômetro.
Mas como o EHT já era do tamanho da Terra, aumentar a resolução de suas observações terrestres exigiu uma abordagem diferente.
Outra maneira de aumentar a resolução de um telescópio é observar luz de comprimento de onda menor — e é isso que a Colaboração EHT fez agora.
“Com o EHT, vimos as primeiras imagens de buracos negros usando observações de comprimento de onda de 1,3 mm, mas o anel brilhante que vimos, formado pela curvatura da luz na gravidade do buraco negro, ainda parecia borrado porque estávamos no limite absoluto de quão nítidas poderíamos fazer as imagens”, disse o Dr. Alexander Raymond, astrônomo do Laboratório de Propulsão a Jato da NASA.
“A 0,87 mm, nossas imagens serão mais nítidas e detalhadas, o que provavelmente revelará novas propriedades, tanto aquelas que foram previstas anteriormente quanto algumas que não foram.”
Para mostrar que podiam fazer detecções em 0,87 mm, os pesquisadores do EHT conduziram observações de teste de galáxias distantes e brilhantes neste comprimento de onda.
Em vez de usar o conjunto EHT completo, eles empregaram dois subconjuntos menores, ambos incluindo o ALMA e o Atacama Pathfinder EXperiment (APEX).
Outras instalações utilizadas incluem o telescópio IRAM de 30 m na Espanha e o NOrthern Extended Millimeter Array (NOEMA) na França, bem como o Telescópio da Groenlândia e o Submillimeter Array no Havaí.
Neste experimento piloto, os cientistas obtiveram observações com detalhes de até 19 microssegundos de arco, o que significa que eles observaram na mais alta resolução já registrada da superfície da Terra.
No entanto, eles ainda não conseguiram obter imagens: embora tenham feito detecções robustas de luz de várias galáxias distantes, não foram usadas antenas suficientes para reconstruir com precisão uma imagem a partir dos dados.
Este teste técnico abriu uma nova janela para estudar buracos negros.
Com o conjunto completo, o EHT poderia ver detalhes tão pequenos quanto 13 microssegundos de arco, o equivalente a ver uma tampa de garrafa na Lua da Terra.
Isso significa que, com 0,87 mm, eles poderão obter imagens com uma resolução cerca de 50% maior do que as imagens de 1,3 mm lançadas anteriormente pelo M87* e pelo Sagittarius A*.
Além disso, há potencial para observar buracos negros mais distantes, menores e mais fracos do que os dois que eles fotografaram até agora.
“Observar as mudanças no gás circundante em diferentes comprimentos de onda nos ajudará a resolver o mistério de como os buracos negros atraem e acumulam matéria, e como eles podem lançar jatos poderosos que percorrem distâncias galácticas”, disse o diretor fundador do EHT, Dr. Sheperd Doeleman, astrofísico do Centro de Astrofísica de Harvard & Smithsonian.
Esta é a primeira vez que a técnica VLBI foi usada com sucesso no comprimento de onda de 0,87 mm.
“Essas detecções de sinal VLBI em 0,87 mm são inovadoras, pois abrem uma nova janela de observação para o estudo de buracos negros supermassivos”, disse o Dr. Thomas Krichbaum, astrofísico do Instituto Max Planck de Radioastronomia.
“No futuro, a combinação dos telescópios IRAM na Espanha e na França com o ALMA e o APEX permitirá obter imagens de emissões ainda menores e mais fracas do que as possíveis até agora em dois comprimentos de onda, 1,3 mm e 0,87 mm, simultaneamente.”
A equipe papel foi publicado no Revista Astronomica.
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Alexandre W. Raymond e outros. 2024. Primeiras detecções de interferometria de linha de base muito longa em 870 μm. AJ 168, 130; dois: 10.3847/1538-3881/ad5bdb
Este artigo é uma versão de um comunicado de imprensa fornecido pelo ESO.
