Lendo nas entrelinhas para modelar o buraco negro supermassivo da nossa galáxia - Nerd Ciência
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Simulação de gás brilhante em torno de um buraco negro' Crédito: Chris White, Universidade de Princeton
As aparências podem enganar. A luz de uma lâmpada incandescente parece estável, mas na verdade pisca 120 vezes por segundo. Como o cérebro percebe apenas uma média das informações que recebe, essa oscilação é borrada e a percepção de iluminação constante é uma mera ilusão.
Embora a luz não possa escapar de um buraco negro, o brilho brilhante do gás em órbita rápida (lembre-se das imagens de 2019 do buraco negro de M87) tem sua própria cintilação única. Em recente artigo publicado no Cartas de jornais astrofísicos em 17 de junho, Lena Murchikova, William D. Loughlin Membro do Instituto de Estudos Avançados; Chris White, da Universidade de Princeton; e Sean Ressler, da Universidade da Califórnia em Santa Bárbara, foram capazes de usar essa sutil oscilação para construir o modelo mais preciso até hoje da região central de nossa galáxia.[{" attribute="">black hole—Sagittarius A* (Sgr A*)—providing insight into properties such as its structure and motion.
"Os buracos negros são os guardiões de seus próprios segredos", afirmou Murchikova. "Para entender melhor esses objetos misteriosos, dependemos de observação direta e modelagem de alta resolução."
Embora a existência de buracos negros tenha sido prevista há cerca de 100 anos por Karl Schwarzschild, com base na nova teoria da gravidade de Albert Einstein, os pesquisadores só agora estão começando a investigá-los por meio de observações.
Em outubro de 2021, Murchikova publicou um artigo dentro Cartas de jornais astrofísicos, introduzindo um método para estudar a cintilação de buracos negros na escala de tempo de alguns segundos, em vez de alguns minutos. Este avanço permitiu uma quantificação mais precisa das propriedades de Sgr A* com base em sua cintilação.
White tem trabalhado nos detalhes do que acontece com o gás perto dos buracos negros (onde os fortes efeitos da relatividade geral são importantes) e como isso afeta a luz que chega até nós. Um Jornal Astrofísico publicação no início deste ano resume algumas de suas descobertas.
Ressler passou anos tentando construir as simulações mais realistas até hoje do gás em torno de Sgr A*. Ele fez isso incorporando observações de estrelas próximas diretamente nas simulações e rastreando meticulosamente o material que elas liberam quando cai no buraco negro. Seu trabalho recente culminou em uma Carta do Jornal Astrofísico papel em 2020.
Murchikova, White e Ressler então se uniram para comparar o padrão de cintilação observado de Sgr A* com aqueles previstos por seus respectivos modelos numéricos.
"O resultado acabou sendo muito interessante", explicou Murchikova. "Durante muito tempo, pensamos que poderíamos desconsiderar amplamente de onde vinha o gás ao redor do buraco negro. Modelos típicos imaginam um anel artificial de gás, em forma de rosquinha, a uma grande distância do buraco negro. Descobrimos que esses modelos produzem padrões de cintilação inconsistentes com as observações."
O modelo de vento estelar de Ressler adota uma abordagem mais realista, na qual o gás consumido pelos buracos negros é originalmente derramado por estrelas próximas ao centro galáctico. Quando este gás cai no buraco negro, ele reproduz o padrão correto de cintilação. "O modelo não foi construído com a intenção de explicar esse fenômeno em particular. O sucesso não era de forma alguma uma garantia", comentou Ressler. "Então, foi muito encorajador ver o modelo ter sucesso tão dramaticamente após anos de trabalho."
"Quando estudamos a cintilação, podemos ver mudanças na quantidade de luz emitida pelo buraco negro segundo a segundo, fazendo milhares de medições ao longo de uma única noite", explicou White. "No entanto, isso não nos diz como o gás está organizado no espaço, como faria uma imagem em grande escala. Ao combinar esses dois tipos de observações, é possível mitigar as limitações de cada um, obtendo assim a imagem mais autêntica."
Referência: "Remarkable Correspondence of the Sagittarius A* Submillimeter Variability with a Stellar-wind-fed Accretion Flow Model" por Lena Murchikova, Christopher J. White e Sean M. Ressler, 17 de junho de 2022, Cartas de jornais astrofísicos.