Como um buraco negro funciona? Esta nova imagem traz pistas reveladoras

Se você está lendo esta coluna, deve gostar de astronomia. Se gosta de astronomia, deve ter visto a incrível imagem do buraco negro supermassivo no centro da galáxia M87, que fez muito sucesso em 2019.

Ela acaba de ficar ainda mais incrível. Em imagem divulgada ontem, a equipe do Telescópio do Horizonte de Eventos (EHT, na sigla em inglês) mostrou as linhas de campo magnético no disco de acreção ao redor do buraco negro, oferecendo pistas importantíssimas para o seu funcionamento físico.

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Para lembrar, M87 é uma galáxia a cerca de 50 milhões de anos-luz de distância. No seu centro, um buraco negro com quase 7 bilhões de vezes a massa do Sol produz um jato que é lançado a uma distância de 5 mil anos-luz. As dimensões do corpo, grandes até mesmo para um buraco negro supermassivo, faziam dele um excelente alvo para o EHT.

O observatório é na verdade uma combinação de radiotelescópios ao redor da Terra. Ao unir todos os sinais observados por cada uma de suas antenas, espalhadas por vários continentes, o sistema acaba agindo como um telescópio do tamanho do planeta. Dessa forma, conseguem atingir um poder de observação enorme, sendo capazes de ver detalhes da matéria ao redor do buraco negro.

Essa matéria compõe o que chamamos de disco de acreção. Esse disco, composto principalmente por gás hidrogênio e pequenas partículas de poeira interestelar, é o que serve de "alimento" para o buraco negro, sendo engolido e contribuindo para o seu crescimento.

Os resultados anteriores mostravam apenas a intensidade da luz emitida pelo disco, sem falar muito mais sobre outras propriedades. Mas agora a equipe foi capaz de usar a informação sobre a polarização da luz emitida.

A polarização é a direção de vibração do fóton. Embora possa parecer complicado, é o princípio usado por vários óculos de Sol, que bloqueiam a luz polarizada em uma direção e permitem apenas que a luz na outra direção chegue aos nossos olhos.

A luz polarizada no caso indica a direção e intensidade do campo magnético no disco, e isso é fundamental para entendermos como o buraco negro funciona. Em particular, são os campos magnéticos que geram os poderosos jatos que podem enviar partículas a milhares de anos-luz de distância.

Os pesquisadores também compararam os dados com os resultados de simulações relativísticas magnetoidrodinâmicas (que como o próprio nome indica, leva em consideração uma grande variedade de efeitos físicos) para entender como os campos magnéticos se comportam.

A conclusão é que a maioria dos modelos não está de acordo com os dados, com exceção daqueles em que os campos magnéticos chegam muito perto da "borda" do buraco negro. Esses campos então impedem que a matéria caia tão facilmente no interior do buraco negro, e energizam o jato do buraco negro.

Dessa forma, as observações são fundamentais porque ajudam os pesquisadores a descartar várias hipóteses e fortalecem um modelo de campos magnéticos fortes na superfície do buraco negro.

A equipe espera resultados ainda melhores em outras radiofrequências, já observadas mas com análise ainda incompleta, já que nessas outras frequências o nível de polarização deve ser ainda maior.

E o nosso buraco negro?

Muita gente pergunta: e o buraco negro no centro da Via Láctea, Sagitário A*? Afinal, ele está a 25 mil anos-luz, não 50 milhões.

As observações foram feitas, mas aqui a análise é muito mais complexa. Por ser um buraco negro relativamente pequeno, mil vezes menor que aquele em M87, ele é um pouco como uma pulguinha que pula pra lá e pra cá o tempo todo.

Essa variabilidade dificulta muito o processamento de imagens, já que ele não está no mesmo lugar a cada momento. Eu estou aqui torcendo para que essa imagem saia logo.