A pesquisadora da Michigan State University, Grace Sanger-Johnson, encontrou nove erupções de raios X anteriormente não descobertas em Sagitário A*, o buraco negro supermassivo central da Via Láctea, examinando dados de raios X de uma década. Esta imagem da NASA, publicada há mais de uma década, mostra um exemplo de explosão de raios X. Crédito: NASA/JPL-Caltech
Pesquisadores da Michigan State University fizeram descobertas importantes sobre o supermassivo buraco negro no centro da nossa galáxia, apresentando suas descobertas com base em NuSTAR Dados de raios X.
- Pesquisadores liderados por Shuo Zhang apresentaram novas descobertas que ajudarão os cientistas a compreender melhor o buraco negro supermassivo no centro do via LácteaSagitário A*.
- Grace Sanger-Johnson, uma pesquisadora pós-bacharelada, descobriu nove “erupções” anteriormente não detectadas em Sagitário A* – explosões de raios X de alta energia que fornecem aos pesquisadores informações valiosas sobre o ambiente físico do buraco negro.
- Jack Uteg, pesquisador de graduação no MSU Honors College, analisou ecos de raios X de uma nuvem molecular perto do buraco negro para perscrutar mais de 200 anos do passado de Sagitário A*.
Descobertas inovadoras no Centro Galáctico
Descobertas inovadoras sobre o buraco negro supermassivo no centro da nossa galáxia, a Via Láctea, foram feitas por pesquisadores da Michigan State University. As suas descobertas, baseadas em dados do telescópio de raios X NuSTAR da NASA, foram apresentadas na 244ª reunião da Sociedade Astronómica Americana, ou AAS, no dia 11 de junho.
Estudar buracos negros apresenta desafios únicos devido aos seus poderosos campos gravitacionais, que são tão fortes que nem mesmo a luz consegue escapar. Para compreender estes objetos misteriosos, os cientistas examinam frequentemente os efeitos da sua gravidade nas estrelas próximas e as emissões de nuvens de gás adjacentes, entre outros indicadores.
Conceito artístico do NuSTAR em órbita. Crédito: NASA/JPL-Caltech
Inovações na pesquisa de buracos negros
Grace Sanger-Johnson e Jack Uteg, liderados por Shuo Zhang, professor assistente no Departamento de Física e Astronomia, encontraram formas inovadoras de lançar mais luz sobre estes enigmas cósmicos usando décadas de dados de raios X de telescópios espaciais.
“As contribuições de Grace e Jack são uma fonte de imenso orgulho”, disse Zhang. “Seu trabalho exemplifica o compromisso da MSU com a pesquisa pioneira e com o incentivo à próxima geração de astrônomos. Esta investigação é um excelente exemplo de como os cientistas da MSU estão a desvendar os segredos do universo, aproximando-nos da compreensão da natureza dos buracos negros e do ambiente dinâmico no coração da nossa galáxia.”
Fogos de artifício galácticos
Sanger-Johnson, um pesquisador pós-bacharelado, analisou 10 anos de dados em busca de explosões de raios X de Sagitário A*, ou Sgr A*, o buraco negro central da Via Láctea. Ao fazer isso, ela descobriu nove explosões que passaram despercebidas.
Estas explosões são explosões dramáticas de luz de alta energia que proporcionam uma oportunidade única para estudar o ambiente imediato em torno do buraco negro, uma região tipicamente invisível devido à sua incrível gravidade.
Sgr A* é o buraco negro supermassivo mais próximo e menos ativo da Terra e, portanto, os dados de Sgr A* e das suas explosões são uma das únicas formas atualmente conhecidas de estudar os ambientes físicos de um buraco negro.
“Estamos sentados na primeira fila para observar estes fogos de artifício cósmicos únicos no centro da nossa galáxia, a Via Láctea”, disse Zhang, conselheiro de Sanger-Johnson.
“Tanto os sinalizadores quanto os fogos de artifício iluminam a escuridão e nos ajudam a observar coisas que normalmente não conseguiríamos. É por isso que os astrónomos precisam de saber quando e onde estas explosões ocorrem, para que possam estudar o ambiente do buraco negro usando essa luz.”
Sanger-Johnson examinou meticulosamente dados de raios X de uma década coletados de 2015 a 2024 pelo NuSTAR, ou Nuclear Spectroscopic Telescope Array, um dos NASAtelescópios de raios X baseados no espaço. Cada uma das nove explosões recém-descobertas fornece dados inestimáveis para a compreensão do ambiente e das atividades do buraco negro, disse a equipe.
“Esperamos que, ao construir este banco de dados sobre as erupções de Sgr A*, nós e outros astrónomos possamos analisar as propriedades destas erupções de raios X e inferir as condições físicas dentro do ambiente extremo do buraco negro supermassivo”, Sanger-Johnson. disse.
‘Ecos’ de um buraco negro
Enquanto Sanger-Johnson se concentrava nas explosões brilhantes de Sgr A*, Uteg, pesquisador de graduação no MSU Honors College, examinou a atividade do buraco negro usando uma técnica semelhante à escuta de ecos. A Uteg analisou dados de quase 20 anos visando uma nuvem molecular gigante conhecida como “a Ponte” perto de Sgr A*.
“Ao contrário das estrelas, estas nuvens de gás e poeira no espaço interestelar não geram os seus próprios raios X”, disse Uteg. Assim, quando os telescópios de raios X começaram a captar fotões da Ponte, os astrónomos começaram a levantar hipóteses sobre a fonte.
“O brilho que vemos é provavelmente o reflexo atrasado de explosões anteriores de raios X de Sgr A*”, disse Uteg. “Observámos pela primeira vez um aumento na luminosidade por volta de 2008. Depois, durante os 12 anos seguintes, os sinais de raios X da Ponte continuaram a aumentar até atingir o brilho máximo em 2020.”
Este “eco” de luz do buraco negro viajou durante centenas de anos desde Sgr A* até à nuvem molecular, e depois viajou mais cerca de 26.000 anos antes de chegar à Terra.
Ao analisar este eco de raios X, Uteg começou a reconstruir uma linha do tempo da atividade passada do nosso buraco negro, oferecendo informações que não seriam possíveis apenas através da observação direta. A análise da Uteg utilizou dados do NuSTAR, bem como do Agência Espacial EuropeiaX-ray Multi-Mirror, ou XMM, observatório espacial de Newton.
“Uma das principais razões pelas quais nos preocupamos com o aumento do brilho desta nuvem é que ela nos permite restringir o quão brilhante foi a explosão de Sgr A* no passado”, disse Uteg.
Dentro destes cálculos, Uteg e a equipa da MSU determinaram que há cerca de 200 anos, Sgr A* era cerca de 5 ordens de magnitude mais brilhante em raios X como o vemos hoje.
“Esta é a primeira vez que construímos uma variabilidade de 24 anos para uma nuvem molecular em torno do nosso buraco negro supermassivo que atingiu o seu pico de luminosidade de raios-X”, disse Zhang. “Isso nos permite contar a atividade passada do Sgr A* de cerca de 200 anos atrás. Nossa equipe de pesquisa na MSU continuará este ‘jogo de astroarqueologia’ para desvendar ainda mais os mistérios do centro da Via Láctea.”
Embora os mecanismos exatos que desencadeiam as explosões de raios X e o ciclo de vida preciso dos buracos negros permaneçam mistérios, os investigadores da MSU estão confiantes de que as suas descobertas irão desencadear investigações mais aprofundadas e potencialmente revolucionar a nossa compreensão destes objetos enigmáticos.
Uteg e Sanger-Johnson foram apoiados pelo programa de observação convidada NuSTAR da NASA.
