jul 04

A galáxia M87 dá um show cósmico que foi assistido por 390 astrônomos

Concepção artística do núcleo da M87: buraco negro central supermassivo, disco de acresção e jatos relativísticos. Crédito: Bill Saxton, NRAO/AUI/NSF

Concepção artística do núcleo da M87: buraco negro central supermassivo, disco de acresção e jatos relativísticos. Crédito: Bill Saxton, NRAO/AUI/NSF

Imagem do jato relativistico da galáxia ativa M87 capturada pelo telescópio espacial Hubble.

Imagem do jato relativístico da galáxia ativa M87 capturada pelo telescópio espacial Hubble.

Quando a rádio galáxia gigante Messier 87 (M87) lançou uma torrente de radiação gama e ondas de rádio, havia um time internacional de colaboração com 390 cientistas  assistindo o espetáculo. As descobertas associadas ao evento foram relatadas na Science Express.

Os resultados fornecem evidências experimentais que as partículas (raios cósmicos) foram aceleradas a velocidades relativísticas, com energias altíssimas, nas vizinhanças do buraco negro supermassivo e emitiram os feixes de raios gama observados. Os raios gama são a radiação mais energética do Universo, sua energia é cerca de um trilhão de vezes mais potente que a luz visível.

Matthias Beilicke e Henric Krawczynski, ambos físicos da Washington University em St. Louis, coordenaram o projeto usando o Very Energetic Radiation Imaging Telescope Array System (VERITAS). O esforço envolveu três redes de  telescópios de 12-metros até 17-metros, os quais se incumbiram de observar os raios gama ultra energéticos. O  Very Long Baseline Array (VLBA) detectou as ondas de rádio waves com alta precisão espacial.

Imagem de larga escala feita pela rede de radiotelescópios VLBA (Very Large Base Array). O círculo branco indica a área dentro da qual há presença de raios gama de alta energia indicada pelos telescópios sensíveis a esse tipo de radiação. Para maior precisão foi necessário a verificação pela rede de radiotelescópios VLBA.Crédito: NRAO/AUI/NSF

Imagem de larga escala feita pela rede de radiotelescópios VLBA (Very Long Baseline Array). O círculo branco indica a área dentro da qual há presença de raios gama de energia super elevada indicada pelos telescópios sensíveis a esse tipo de radiação. Para maior precisão foi necessário a verificação pela rede de radiotelescópios VLBA.Crédito: NRAO/AUI/NSF

 

“Nós programamos as observações das emissões de raios gama da M87 em um esforço de cooperação entre três importantes observatórios VERITAS, H.E.S.S. e MAGIC, e nós tivemos sorte que um fluxo extraordinário de raios gama ultra energéticos foi observado no momento certo pelo VLBA com sua impressionante capacidade de resolução”, disse Beilicke.

“Somente através da combinação das medidas em alta resolução de rádio em conjunto com as  observações dos raios gama ultra energéticos (VHE) nos permitiu localizar a fonte da produção dos raios gama”, acrescentou R. Craig Walker, cientista do NRAO (National Radio Astronomy Observatory) em Socorro, Novo México.

A galáxia M87 é uma fonte de raios cósmicos ultra energéticos. Vemos neste painel: No topo, à esquerda temos uma imagem da M87 obtida pelo VLBA que mostra a emissão dos jatos de rádio em uma escala de 200.000 anos-luz. Nos demais quadros temos zooms subseqüentes aproximando-se do núcleo galáctico onde está o buraco negro supermassivo. Na concepção artística vemos a ilustração do buraco negro central cujo horizonte de eventos é tão grande quando nosso sistema solar, uma pequena fração do tamanho da galáxia M87, mas com 6 bilhões de vezes a massa do Sol. Crédito: Bill Saxton, NRAO/AUI/NSF

A galáxia M87 é uma fonte de raios cósmicos ultra energéticos. Vemos neste painel: No topo, à esquerda temos uma imagem da M87 obtida pelo VLBA que mostra a emissão dos jatos de rádio em uma escala de 200.000 anos-luz. Nos demais quadros temos zooms subseqüentes aproximando-se do núcleo galáctico onde está o buraco negro supermassivo. Na concepção artística vemos a ilustração do buraco negro central cujo horizonte de eventos é tão grande quando nosso sistema solar, uma pequena fração do tamanho da galáxia M87, mas com 6 bilhões de vezes a massa do Sol. Crédito: Bill Saxton, NRAO/AUI/NSF

A galáxia ativa M87 situa-se a 50 milhões de anos-luz da Terra no aglomerado de galáxias de Virgem. O buraco negro situado no centro da galáxia M87 teve sua massa estimada em 6 bilhões de vezes a massa do Sol.

O tamanho de um buraco negro que não está em rotação é dado pelo raio de Schwarzschild. Tudo (matéria e radiação) que se aproxima a uma distância inferior ao raio de Schwarzschild do buraco negro será ‘engolido’. O raio de Schwarzschild do buraco negro supermassivo no centro da M87 tem tamanho comparável ao raio do nosso sistema Solar (*). No caso específico de buracos negros supermassivos, como o que pertence a M87, a matéria que espirala em queda se ioniza, formando campos magnéticos extremamente poderosos. Assim parte da matéria ionizada é ejetada em fluxos atingindo velocidades próximas a da luz (relativísticas). A matéria expelida pelos jatos consegue escapar de sua força gravitacional. Esses jatos de matéria consistem em alguns dos objetos de maior tamanho no Universo, conseguindo atingir centenas de milhares de anos-luz de distância no espaço intergaláctico, a partir de sua origem no buraco negro central.

Os raios gama de ultra energia emitidos pela M87 foram descobertos pela primeira vez em 1998, através dos telescópios Cherenkov HEGRA. “Mas mesmo hoje, M87 é uma das 25 fontes conhecidas fora de nossa galáxia que emitem esses raios”, disse Beilicke.

As novas observações agora mostram que a aceleração das partículas e a subseqüente emissão de raios gama podem acontecer no jato de matéria mais interno, menos de 100 vezes o raio de Schwarzschild de distância do buraco negro central, o que é um espaço bem pequeno se comparado com a total extensão do jato ou da galáxia ativa M87.

Essa pesquisa conjunta envolveu os seguintes observatórios:

  • VERITAS
  • VLBA
  • High Energy Stereoscopic System (H.E.S.S.)
  • Major Atmospheric Gamma-Ray Imaging Cherenkov (MAGIC) gamma-ray observatories

Métrica de Schwarzschild

Um buraco negro de Schwarzschild ou buraco negro estático é nada mais que um buraco negro sem carga elétrica ou momento angular. Um buraco negro de Schwarzschild é tratado através da métrica de Schwarzschild, e não pode ser diferenciado de nenhum outro a não ser pela sua massa. O raio de Schwarzschild (RS) é dado pela equação: RS = 2GM/c²

onde c é a velocidade da luz no vácuo, G a constante de gravitação universal e M a massa do buraco negro.

(*) Para a massa do buraco negro da M87 temos M = 6 bilhões de vezes a massa do Sol temos RS ≈ 118 UA (unidades astronômicas), bem maior que o raio da órbita de Netuno (30 UA) e bem além do Cinturão de Kuiper (30 a 55 UA) onde residem os planetas-anões Plutão, Éris, Makemake e Haumea.

._._.

Fontes e referências:

NRAO: VLBA Locates Origin of Superenergetic Bursts Near Giant Black Hole

Universe Today: Messier 87 Shows Off for Hundreds of Earth-bound Astronomers por Anne Minard

ScienceDaily: Super-energetic Bursts Discovered Near Giant Black Hole

Space.com: Mysterious Light Originates Near A Galaxy’s Black Hole por Clara Moskowitz

Os buracos negros galácticos supermassivos são muito maiores do que pensávamos?

O que acontece com a matéria atraída por um energético buraco negro?

Para saber mais:

ROCA

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  1. Nice post!

  1. […] As descobertas são baseadas em dados do Next Generation Virgo Cluster Survey (NGVS), um programa que usa o Telescópio Canadá-França-Havaí (CFHT) para estudar um aglomerado de galáxias muito além da Via Láctea. A pesquisa não foi projetada para detectar estrelas RR Lyrae, então os pesquisadores tiveram que retirá-las do conjunto de dados. O Aglomerado de Virgem é um grande aglomerado de galáxias que inclui a galáxia elíptica gigante M87. […]

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  3. […] é a gigantesca galáxia elíptica M87, vista abaixo e à esquerda do quadro central. À direita da M87 está uma corrente de galáxias designada como Marakarian’s […]

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  7. […] Nucleus) e como tal, seu coração hospeda um supermassivo buraco negro, como a famosa galáxia M87. O telescópio VLT do ESO capturou esta imagem da galáxia espiral NGC 3190 em 2003. […]

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  10. […] Os escudos leves existentes de alumínio ou de plástico conseguem bloquear as partículas ionizadas advindas do Sol. Mas eles são insuficientemente fortes ou consistentes para parar os raios cósmicos de alta-energia galácticos, originados fora do Sistema Solar. “Usar blindagem (escudos espaciais) não seria uma solução para sanar o risco”, disse Frank Cucinotta, cientista líder da divisão de estudos da radiação no Johnson Space Center em Houston, Texas, EUA (JSC). Assim, os cientistas do JSC consideram impraticável o uso de escudos pesados e espessos para bloquear os raios cósmicos de alta energia de galáxias ativas como a M87. […]

  11. […] Eternos Aprendizes « A galáxia M87 dá um show cósmico que foi assistido por 390 astrônomos […]

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