O buraco negro M87 dispara jatos quase à velocidade da luz

A galáxia Messier 87 (M87) está localizada a 55 milhões de anos-luz da Terra na constelação de Virgem. Esta é uma galáxia gigante com 12 mil aglomerados globulares, os 200 aglomerados globulares da Via Láctea parecem modestos em comparação. No centro de M87 está um buraco negro com uma massa de 6,5 bilhões de massas solares. Este é o primeiro buraco negro para o qual existe uma imagem, criada em 2019 pela colaboração internacional de pesquisa Event Horizon Telescope.

Este buraco negro M87 dispara um jato de plasma a velocidades próximas à velocidade da luz, chamado jato relativista 6 mil anos-luz de comprimento. A enorme energia necessária para alimentar este jato provavelmente vem da atração gravitacional do buraco negro. Mas como esse jato surge e o que garante sua estabilidade em grandes distâncias ainda não está totalmente claro.

M87 atrai matéria, que gira no disco em uma órbita de encolhimento até ser absorvida pelo buraco negro. O jato é lançado do centro do disco de acreção ao redor de M87, e físicos teóricos da Universidade Goethe, juntamente com cientistas da Europa, EUA e China, modelaram essa região em grande detalhe. Eles usaram a simulação XNUMXD mais complexa em um supercomputador, que usa uma quantidade impressionante de tempo de CPU para a simulação, e tiveram que resolver simultaneamente as equações da teoria geral da relatividade de Albert Einstein, as equações de eletromagnetismo de James Maxwell e as equações de hidrodinâmica de Leonard Euler . O resultado foi um modelo em que os valores calculados para temperatura, densidade da matéria e campos magnéticos correspondem surpreendentemente bem ao que foi deduzido de observações astronômicas.

Com base nisso, os cientistas conseguiram rastrear o movimento complexo de fótons no espaço-tempo deformado da região mais interna do jato e transformá-lo em uma imagem de rádio. Eles puderam então comparar essas imagens simuladas por computador com observações feitas por vários radiotelescópios e satélites nas últimas três décadas.

O Dr. Alejandro Cruz-Osorio, principal autor do estudo, observa que “nosso modelo teórico da emissão eletromagnética e morfologia do jato de M87 está em surpreendente concordância com as observações nos espectros de rádio, óptico e infravermelho. O buraco negro supermassivo M87 provavelmente está girando rapidamente e o plasma é fortemente magnetizado no jato, acelerando as partículas em escalas de milhares de anos-luz”.

O professor Luciano Rezzolla, do Instituto de Física Teórica da Universidade Goethe, em Frankfurt, observa que "o fato de nossas imagens calculadas estarem tão próximas de observações astronômicas é outra confirmação importante de que a teoria geral da relatividade de Einstein é a explicação mais precisa e natural para a existência de buracos negros supermassivos no centro das galáxias. Embora ainda haja espaço para explicações alternativas, os resultados do nosso estudo tornaram esta 'sala' muito menor."

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