A colaboração Event Horizon Telescope (EHT), que produziu a primeira imagem de um buraco negro, revelou hoje uma nova visão do objeto massivo no centro da gala¡xia Messier 87 (M87): Como ele se parece em luz polarizada. Esta éa primeira vez que astrônomos conseguem medir a polarização, uma assinatura de campos magnanãticos, tão perto da borda de um buraco negro. As observações são fundamentais para explicar como a gala¡xia M87, localizada a 55 milhões de anos-luz de distância, écapaz de lana§ar jatos energanãticos de seu núcleo.

"Estamos vendo agora a próxima pea§a crucial de evidência para entender como os campos magnanãticos se comportam em torno dos buracos negros e como a atividade nesta regia£o muito compacta do espaço pode conduzir jatos poderosos que se estendem muito além da gala¡xia", disse Monika Moscibrodzka, coordenadora do Grupo de Trabalho de Polarimetria EHT e Professor Assistente na Radboud University na Holanda.

Em 10 de abril de 2019, os cientistas divulgaram a primeira imagem de um buraco negro, revelando uma estrutura semelhante a um anel brilhante com uma regia£o central escura - a sombra do buraco negro. Desde então, a colaboração EHT se aprofundou nos dados sobre o objeto supermassivo no coração da gala¡xia M87 coletados em 2017. Eles descobriram que uma fração significativa da luz em torno do buraco negro M87 estãopolarizada.

“Este trabalho éum marco importante: a polarização da luz carrega informações que nos permitem entender melhor a física por trás da imagem que vimos em abril de 2019, o que não era possí­vel antes”, explica Iva¡n Marta­-Vidal, também coordenador do EHT Polarimetry Grupo de Trabalho e pesquisador distinto do GenT na Universidade de Valaªncia, Espanha. Ele diz: "Revelar esta nova imagem de luz polarizada exigiu anos de trabalho devido a s técnicas complexas envolvidas na obtenção e análise dos dados."

A luz torna-se polarizada quando passa por certos filtros, como as lentes de a³culos de sol polarizados, ou quando éemitida em regiaµes quentes do espaço onde os campos magnanãticos estãopresentes. Da mesma forma que os a³culos de sol polarizados melhoram a visão, reduzindo os reflexos e o brilho desuperfÍcies brilhantes, os astrônomos podem aprimorar sua visão da regia£o ao redor do buraco negro observando como a luz proveniente dele épolarizada. Especificamente, a polarização permite aos astrônomos mapear as linhas do campo magnético presentes na borda interna do buraco negro.

"As imagens polarizadas recanãm-publicadas são fundamentais para entender como o campo magnético permite que o buraco negro 'coma' matéria e lance jatos poderosos", disse Andrew Chael, membro da colaboração do EHT, pesquisador Hubble da NASA no Princeton Center for Theoretical Science and the Princeton Gravity Initiative nos EUA.

Os jatos brilhantes de energia e matéria que emergem do núcleo do M87 e se estendem por pelo menos 5.000 anos-luz de seu centro são uma das caracteri­sticas mais misteriosas e energanãticas da gala¡xia. A maior parte da matéria situada perto da borda de um buraco negro cai. No entanto, algumas daspartículas ao redor escapam momentos antes da captura e são lascadas no espaço na forma de jatos.

Os astrônomos tem contado com modelos de comportamento da matéria perto do buraco negro para entender melhor esse processo. Mas eles ainda não sabem exatamente como jatos maiores que a própria gala¡xia são lana§ados de sua regia£o central, que écompara¡vel em tamanho ao sistema solar, nem como, exatamente, a matéria cai no buraco negro. Com a nova imagem EHT do buraco negro e sua sombra em luz polarizada, os astrônomos conseguiram pela primeira vez olhar para a regia£o fora do buraco negro onde esta interação entre a matéria fluindo e sendo ejetada estãoacontecendo.

As observações fornecem novas informações sobre a estrutura dos campos magnanãticos fora do buraco negro. A equipe descobriu que apenas modelos teóricos com gás fortemente magnetizado podem explicar o que estãovendo no horizonte de eventos.

"As observações sugerem que os campos magnanãticos na borda do buraco negro são fortes o suficiente para empurrar o gás quente e ajuda¡-lo a resistir a  atração da gravidade. Somente o gás que desliza pelo campo pode espiralar para dentro do horizonte de eventos", explica Jason Dexter , professor assistente da University of Colorado Boulder, EUA, e coordenador do EHT Theory Working Group.

Para observar o coração da gala¡xia M87, a colaboração ligou oito telesca³pios ao redor do mundo - incluindo o Atacama Large Millimeter / submillimeter Array baseado no norte do Chile e o Atacama Pathfinder Experiment, do qual o European Southern Observatory (ESO) éparceiro - para crie um telesca³pio virtual do tamanho da Terra, o EHT. A impressionante resolução obtida com o EHT éequivalente a  necessa¡ria para medir o comprimento de um cartão de cranãdito nasuperfÍcie da lua.

"Com o ALMA e o APEX, que por meio de sua localização ao sul aumentam a qualidade da imagem adicionando dispersão geogra¡fica a  rede EHT, os cientistas europeus puderam desempenhar um papel central na pesquisa", disse Ciska Kemper, cientista do programa europeu ALMA no ESO. "Com suas 66 antenas, o ALMA domina a coleção geral de sinais em luz polarizada, enquanto o APEX tem sido essencial para a calibração da imagem."

"Os dados do ALMA também foram cruciais para calibrar, criar imagens e interpretar as observações EHT, fornecendo restrições ra­gidas sobre os modelos teóricos que explicam como a matéria se comporta perto do horizonte de eventos do buraco negro ", acrescenta Ciriaco Goddi, cientista da Universidade Radboud e do Observatório de Leiden, o Holanda, que liderou um estudo de acompanhamento que se baseou apenas nas observações do ALMA.

A configuração do EHT permitiu que a equipe observasse diretamente a sombra do buraco negro e o anel de luz ao seu redor. A nova imagem de luz polarizada mostra claramente que o anel estãomagnetizado. Os resultados foram publicados hoje em dois artigos separados no Astrophysical Journal Letters pela colaboração EHT. A pesquisa envolveu mais de 300 pesquisadores de várias organizações e universidades em todo o mundo.

"O EHT estãofazendo avanços rápidos, com atualizações tecnologiicas sendo feitas na rede e novos observata³rios sendo adicionados. Esperamos que futuras observações do EHT revelem com mais precisão a estrutura do campo magnético ao redor do buraco negro e nos digam mais sobre a física do quente gás nesta regia£o ", conclui o membro da colaboração EHT Jongho Park, um membro da Associação de Observatórios do Leste Asia¡tico no Instituto Sinica de Astronomia e Astrofísica da Academia em Taipei.

Esta pesquisa foi apresentada em dois artigos pela colaboração EHT publicados hoje no The Astrophysical Journal Letters : "First M87 Event Horizon Telescope Results VII: Polarization of the Ring" ( DOI: 10.3847 / 2041-8213 / abe71d ) e "First M87 Event Horizon Resultados do telesca³pio VIII: Estrutura do campo magnético pra³ximo ao horizonte de eventos "( DOI: 10.3847 / 2041-8213 / abe4de ). A pesquisa complementar éapresentada no artigo "Propriedades polarimanãtricas dos alvos do Event Horizon Telescope do ALMA" ( DOI: 10.3847 / 2041-8213 / abee6a ) por Goddi, Marta­-Vidal, Messias e a colaboração EHT, que foi aceito para publicação em The Astrophysical Journal Letters.