Time-lapse do primeiro buraco negro fotografado revela segredos da matéria ao seu redor

Os novos dados, coletados em 2017 e 2018 e publicados na revista Astronomy & Astrophysics, em 22 de janeiro, mostram como o disco de acreção, uma região formada por matéria girando em velocidades próximas à da luz, muda ao longo do tempo. Usando uma biblioteca de imagens de simulação recentemente expandida com mais de 120.000 imagens adicionais, os pesquisadores descobriram que a porção mais brilhante do disco rotacionou cerca de 30 graus em um ano. Esse fenômeno confirma que o eixo de rotação do buraco negro aponta para longe da Terra.

Outra descoberta marcante foi a confirmação de que o plasma no anel externo do buraco negro provavelmente gira na direção contrária à sua rotação. “Quando o gás espirala em direção a um buraco negro, ele pode fluir no mesmo sentido da rotação ou no oposto. Nos descobrimos que este último caso é mais provável”, afirma León Sosapanta Salas, candidato a doutorado na Universidade de Amsterdã, em comunicado.

O trabalho também reforçou estimativas sobre o tamanho e a massa de M87*. Este titã cósmico tem aproximadamente 6,5 bilhões de vezes a massa do Sol. Observar a evolução de seu ambiente oferece novas pistas sobre o comportamento de buracos negros e como eles interagem com a matéria ao seu redor.

Relevância do estudo

Buracos negros supermassivos estão no centro de quase todas as galáxias conhecidas, incluindo a Via Láctea. Para os cientistas, entender como eles crescem e afetam seus arredores é essencial para compreender a evolução do universo. “Este trabalho destaca o potencial transformador de observar o ambiente do buraco negro evoluindo ao longo do tempo”, enfatiza Hung-Yi Pu, professor assistente da Universidade Normal Nacional de Taiwan e coautor do estudo.

As observações de 2018 confirmaram a presença do anel luminoso capturado pela primeira vez em 2017, com um diâmetro de aproximadamente 43 microsegundos de arco consistente com as previsões teóricas para a sombra de um buraco negro de 6,5 bilhões de massas solares. Assim, a região mais brilhante do anel mudou 30 graus no sentido anti-horário.

“A mudança na região mais brilhante é uma consequência natural da turbulência no disco de acreção ao redor do buraco negro”, explica Abhishek Joshi, candidato a doutorado na Universidade de Illinois Urbana-Champaign. “Em nossa interpretação teórica original das observações de 2017, previmos que a região mais brilhante provavelmente mudaria na direção anti-horária. Estamos muito felizes em ver que as observações em 2018 confirmaram essa previsão!”.

O fato de o anel permanecer mais brilhante na parte inferior também reforça nossa interpretação anterior da orientação do buraco negro. Bidisha Bandyopadhyay, bolsista de pós-doutorado da Universidad de Concepción, acrescenta: “A localização da região mais brilhante em 2018 também reforça nossa interpretação anterior da orientação do buraco negro a partir das observações de 2017: o eixo rotacional do buraco negro está apontando para longe da Terra!”

Usando uma biblioteca recentemente desenvolvida e extensa de imagens geradas por supercomputadores, três vezes maior do que a biblioteca usada para interpretar as observações de 2017, a equipe avaliou modelos de acreção com dados das observações de 2017 e 2018. Segundo Hung-Yi Pu, “O ambiente de acreção do buraco negro é turbulento e dinâmico. Como podemos tratar as observações de 2017 e 2018 como medições independentes, podemos restringir os arredores do buraco negro com uma nova perspectiva.”