ALMA revela campo magnético intenso próximo de buraco negro supermassivo

Iluminando os mecanismos misteriosos na borda do horizonte de eventos

Esta concepção artística mostra o meio circundante de um buraco negro supermassivo típico, como muitos dos que se encontram no coração de muitas galáxias. O buraco negro propriamente dito está rodeado por um brilhante disco de acreção de material muito quente caindo no buraco negro e mais longe encontra-se o toro de poeira. Vemos também frequentemente jatos de matéria lançados a altas velocidades a partir dos polos do buraco negro, que podem estender-se até enormes distâncias no espaço. Observações obtidas com o ALMA detectaram um campo magnético muito intenso próximo do buraco negro, na base dos jatos, estando este campo muito provavelmente envolvido na produção dos jatos e sua colimação.Crédito:ESO/L. Calçada

O Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) revelou um campo magnético extremamente potente, muito além do que tinha sido anteriormente detectado no núcleo de uma galáxia, muito próximo do horizonte de eventos de um buraco negro supermassivo. Esta nova observação ajuda os astrônomos a compreender melhor a estrutura e formação destes habitantes massivos dos centros das galáxias e os jatos gêmeos de plasma que frequentemente ejetam a alta velocidade dos seus polos. Estes resultados serão publicados a 17 de abril de 2015 na revista Science.
Os buracos negros supermassivos, frequentemente com massas de bilhões de vezes a do Sol, situam-se no coração da maior parte das galáxias existentes no Universo. Estes buracos negros podem acretar enormes quantidades de matéria sob a forma de um disco que os rodeia.

Enquanto a maioria desta matéria alimenta o buraco negro, uma parte pode escapar momentos antes de ser capturada, sendo lançada no espaço com velocidades próximas da velocidade da luz sob a forma de um jato de plasma. A maneira como isto acontece não é muito bem compreendida, embora se pense que campos magnéticos fortes atuando muito próximo do horizonte de eventos tenham um papel crucial no processo, ajudando a matéria a escapar das “mandíbulas escancaradas da escuridão”.

Até agora, tinham se observado apenas campos magnéticos fracos longe dos buracos negros - a vários anos-luz de distância. No entanto, astrônomos da Universidade de Tecnologia Chalmers e do Observatório Espacial Onsala na Suécia, utilizaram o ALMA para detectar sinais diretamente relacionados com um campo magnético intenso localizado muito perto do horizonte de eventos do buraco negro supermassivo da galáxia distante PKS 1830-211. Este campo magnético situa-se precisamente no local onde a matéria é lançada repentinamente para longe do buraco negro sob a forma de um jato. A equipe mediu a intensidade do campo magnético através da polarização da radiação, à medida que esta se afastava do buraco negro.

“A polarização é uma propriedade importante da luz muito usada na vida diária, por exemplo nos óculos de sol ou nos óculos 3D no cinema”, diz Ivan Marti-Vidal, o autor principal deste trabalho. “Quando produzida naturalmente, a polarização pode ser usada para medir campos magnéticos, uma vez que a radiação muda a sua polarização quando viaja através de um meio magnetizado. Neste caso, a radiação detectada pelo ALMA viajou através da matéria situada muito próximo do buraco negro, um local cheio de plasma altamente magnetizado”.  Os astrônomos aplicaram uma nova técnica de análise desenvolvida para os dados ALMA e descobriram que a direção da polarização da radiação vinda do centro da PKS 1830-211 girou. Estes foram os comprimentos de onda mais curtos já usados neste tipo de estudo, o que permitiu que se investigassem regiões muito próximas do buraco negro central.

“Descobrimos sinais claros da rotação da polarização, que são centenas de vezes maiores do que os maiores já encontrados no Universo”, diz Sebastien Muller, co-autor do artigo científico que descreve estes resultados. “A nossa descoberta constitui um enorme passo à frente em termos de frequência observada, graças ao uso do ALMA, e em termos de distância ao buraco negro onde estudámos o campo magnético - da ordem de apenas alguns dias-luz do horizonte de eventos. Estes resultados, assim como estudos futuros, ajudarão a perceber o que é que se passa realmente na vizinhança imediata dos buracos negros supermassivos.”