Erupção de raios gama flagrada durante observação do buraco negro M87*

Uma equipe internacional de astrônomos, ao observar o buraco negro supermassivo no centro da galáxia M87 em 2018, registrou um evento inesperado: uma forte erupção de raios gama proveniente de um dos jatos de plasma emitidos pelo buraco negro. A descoberta foi feita durante a campanha de observação do Telescópio Event Horizon (EHT), que resultou na primeira imagem da sombra de um buraco negro.

“Tivemos a sorte de detectar uma erupção de raios gama de M87 durante a campanha multi-comprimento de onda do EHT”, disse o astrofísico Giacomo Principe, da Universidade de Trieste, na Itália. “Este é o primeiro evento de erupção de raios gama observado nesta fonte em mais de uma década, permitindo-nos restringir precisamente o tamanho da região responsável pela emissão de raios gama observada.”

A galáxia M87, localizada a pouco menos de 55 milhões de anos-luz da Via Láctea, foi escolhida para a obtenção da primeira imagem de um buraco negro devido à atividade de seu buraco negro central, M87*, que está constantemente absorvendo material de uma enorme nuvem ao seu redor. O atrito e a gravidade em ação nessa nuvem a aquecem e a fazem brilhar, criando a luz observada na imagem de M87*. Além disso, buracos negros supermassivos em atividade frequentemente exibem jatos astrofísicos, que os cientistas acreditam serem gerados pela interação entre o material e o campo magnético externo do buraco negro. Para entender melhor como esses jatos se formam, você pode ler mais sobre a pesquisa em outros buracos negros, como o estudo sobre o jato de um buraco negro em Centaurus A que atinge um objeto misterioso, disponível em nosso artigo sobre Jato de buraco negro em Centaurus A atinge objeto misterioso.

À medida que a matéria cai do anel interno do disco de gás e poeira que gira em torno do buraco negro, parte dela é desviada ao longo das linhas do campo magnético para fora do horizonte de eventos. Essa matéria é acelerada em direção aos polos e lançada ao espaço em velocidades próximas à da luz, formando os jatos astrofísicos. A erupção de raios gama, observada por três dias, corresponde a uma região de emissão de menos de 170 unidades astronômicas (cerca de 170 vezes a distância entre a Terra e o Sol).

“A rápida variabilidade nos raios gama indica que a região da erupção é extremamente pequena, apenas cerca de dez vezes o tamanho do buraco negro central”, explicou o astrofísico Daniel Mazin, da Universidade de Tóquio. “Curiosamente, a forte variabilidade observada nos raios gama não foi detectada em outros comprimentos de onda. Isso sugere que a região da erupção tem uma estrutura complexa e exibe características diferentes dependendo do comprimento de onda.”

A assimetria do anel de luz ao redor do buraco negro também mudou em relação à erupção. As seções mais brilhantes e mais escuras do anel se moveram durante a erupção, sugerindo uma relação entre o anel e a erupção, cuja natureza ainda é desconhecida. Os pesquisadores não conseguiram identificar a fonte da emissão de raios gama ou sua causa. No entanto, as observações fornecem novas informações que podem ajudar a restringir pesquisas futuras. A observação de estruturas em buracos negros, como detalhado pela missão IXPE da NASA em um buraco negro recém-descoberto, oferece valiosos insights para estudos como este.

“Como e onde as partículas são aceleradas nos jatos de buracos negros supermassivos é um mistério de longa data”, disse a astrofísica teórica Sera Markoff, da Universidade de Amsterdam. “Pela primeira vez, podemos combinar imagens diretas das regiões próximas ao horizonte de eventos durante erupções de raios gama de eventos de aceleração de partículas e testar teorias sobre as origens da erupção.” A pesquisa foi publicada na Astronomy & Astrophysics.