Capturando um buraco negro gigante no centro da nossa galáxia

Sagitário é uma imagem de um buraco negro.  A parte preta no centro é o buraco negro (o horizonte de eventos) e a sombra que contém o buraco negro, e a parte brilhante do anel dobra a luz pela gravidade do buraco negro.  Fonte: EHT
Sagitário é uma imagem de um buraco negro. A parte preta no centro é o buraco negro (o horizonte de eventos) e a sombra que contém o buraco negro, e a parte brilhante do anel dobra a luz pela gravidade do buraco negro. Fonte: EHT

Em 12 de maio, uma equipe de pesquisa internacional conjunta do EHT capturou imagens do buraco negro supermassivo de Sagitário (Sgr A*) localizado no centro da Via Láctea. A equipe de pesquisa observou buracos negros com sucesso usando o Event Horizon Telescope (EHT), que conecta oito radiotelescópios com base na colaboração global. O Event Horizon Telescope (EHT) é um projeto colaborativo internacional que visa capturar imagens de buracos negros conectando radiotelescópios espalhados pelo mundo para criar um telescópio virtual do tamanho da Terra e o nome desse telescópio virtual. O horizonte de eventos é a região que conecta o interior e o exterior de um buraco negro.

O buraco negro do arco é o segundo buraco negro fotografado pela equipe EHT após o M87. Sagitário: O buraco negro está localizado no centro da Via Láctea, a cerca de 27.000 anos-luz da Terra e tem uma massa cerca de 4 milhões de vezes a massa do Sol. Comparado ao buraco negro M87, sua distância do sistema solar é de cerca de 1/2000, o que o torna um forte alvo para a pesquisa de buracos negros. No entanto, é mais de 1.500 vezes menor que a massa de M87, então o fluxo de gás ao redor do buraco negro muda rapidamente e a imagem sofre efeitos de dispersão severos, o que dificulta a observação em comparação com M87.

Imagem de Sagitário de um buraco negro dividido em quatro grupos.  Pesquisadores criaram milhares de imagens do Arco A usando dados dos oito radiotelescópios que compõem o Event Horizon Telescope.  Todos esses vídeos foram combinados para produzir o vídeo analógico mostrado acima.  Cada imagem foi dividida em 4 grupos com base na similaridade morfológica.  Os três grupos à esquerda mostram a estrutura do anel, mas o brilho ao redor do anel é diferente.  O quarto conjunto consiste em imagens que correspondem aos dados, mas não mostram uma estrutura de loop.  O gráfico de barras na parte inferior de cada imagem indica a proporção relativa de imagens que pertencem a cada grupo.  Os três primeiros grupos contêm milhares de imagens, enquanto o quarto e menor grupo contém apenas centenas de imagens.  Isso significa que a imagem com a estrutura toroidal tem mais peso do que a imagem do quarto grupo na imagem representativa final.  Os pesquisadores obtiveram a imagem final do painel superior ponderando a média das imagens desses quatro grupos de acordo com seus pesos relativos.  Fonte: EHT
Imagem de Sagitário de um buraco negro dividido em quatro grupos. Pesquisadores criaram milhares de imagens do Arco A usando dados dos oito radiotelescópios que compõem o Event Horizon Telescope. Todos esses vídeos foram combinados para produzir o vídeo analógico mostrado acima. Cada imagem foi dividida em 4 grupos com base na similaridade morfológica. Os três grupos à esquerda mostram a estrutura do anel, mas o brilho ao redor do anel é diferente. O quarto conjunto consiste em imagens que correspondem aos dados, mas não mostram uma estrutura de loop. O gráfico de barras na parte inferior de cada imagem indica a proporção relativa de imagens que pertencem a cada grupo. Os três primeiros grupos contêm milhares de imagens, enquanto o quarto e menor grupo contém apenas centenas de imagens. Isso significa que a imagem com a estrutura toroidal tem mais peso do que a imagem do quarto grupo na imagem representativa final. Os pesquisadores obtiveram a imagem final do painel superior ponderando a média das imagens desses quatro grupos de acordo com seus pesos relativos. Fonte: EHT

Neste estudo, participaram mais de 300 pesquisadores do EHT de 80 instituições ao redor do mundo. Em particular, para processar dados de observação de buracos negros em larga escala, supercomputadores foram usados ​​para analisar os dados e ao mesmo tempo reproduzir e comparar uma grande quantidade de imagens de buracos negros por 5 anos. Após calibração e imagens, os pesquisadores encontraram uma estrutura em forma de anel e sombras do buraco negro, uma região escura central.

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Como estudo de acompanhamento, os pesquisadores do EHT começaram a desenvolver uma teoria para analisar o fluxo pendente em torno de buracos negros supermassivos. Com isso, será possível elucidar o processo de formação e evolução das galáxias e, com mais pesquisas, espera-se que surjam novos resultados, como uma verificação criteriosa da teoria da relatividade geral.

O que é o Projeto EHT?

Quando você pensa em um “buraco negro”, pensa em um buraco negro. Ninguém jamais viu um buraco negro pessoalmente, e ninguém jamais viu um buraco negro pessoalmente. Mesmo os buracos negros absorvem a luz e não podem ser observados diretamente. As imagens de buracos negros que vimos nos vídeos e artigos são apenas ficção baseada em teorias.

O Event Horizon Telescope (EHT) se traduz em “Event Horizon Telescope” e “horizonte de eventos” significa uma linha ampla que separa o interior e o exterior do buraco negro. Quando a matéria passa pelo horizonte de eventos e é sugada para um buraco negro, parte dela é liberada como energia; portanto, se você usar equipamentos de monitoramento de alta resolução, poderá ver a borda do horizonte de eventos.

Próximo ao horizonte de eventos, ocorre um fenômeno devido à forte influência gravitacional. Um exemplo típico é a sombra de um buraco negro. A matéria que se aproxima do horizonte de eventos do disco ao redor do buraco negro orbita o buraco negro a uma velocidade próxima à velocidade da luz e é puxada para dentro do buraco negro. A luz forte gerada pelo atrito gerado neste momento faz o mostrador brilhar intensamente. A forma deste disco é distorcida e dobrada pela força gravitacional do buraco negro. Pense no buraco negro no filme Interestelar.

Fonte: © EHT
Fonte: © EHT

Para o espectador, a borda desta plataforma giratória que se move em direção ao espectador parece mais brilhante do que a borda mais distante do espectador. Essas observações de fenômenos que ocorrem no ambiente extremo ao redor dos buracos negros fornecem fortes evidências para a teoria geral da relatividade e a compreensão dos buracos negros supermassivos. Um monitor gigante é necessário para esta nota. Assim, os radioastrônomos da Aldeia Global conectaram oito radiotelescópios em um e os usaram como um telescópio gigante do tamanho da Terra. Desde 2018, telescópios adicionais foram adicionados à rede de observação do EHT, elevando o número total para 11 em 2020.

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Realizações anteriores de pesquisa conjunta internacional do EHT

Um buraco negro supermassivo no centro da galáxia M87
Um buraco negro supermassivo no centro da galáxia M87

A parte preta no centro é a sombra do buraco negro, incluindo o horizonte de eventos, e a parte brilhante do anel é dobrada pela luz gravitacional do buraco negro. A parte onde a luz é direcionada para o observador aparece mais brilhante. Foi lançado em abril de 2019.

Imagem polarizada de um buraco negro supermassivo no centro da galáxia M87
Imagem polarizada de um buraco negro supermassivo no centro da galáxia M87

Mostra como a região da borda do buraco negro é polarizada. As linhas espirais brilhantes na figura indicam a direção da polarização em relação ao campo magnético ao redor do buraco negro M87. Lançado em março de 2021.

Vídeo de observações simultâneas de múltiplos comprimentos de onda desde o buraco negro no centro da galáxia M87 até galáxias e explosões a jato.
Observações simultâneas de múltiplos comprimentos de onda do buraco negro no centro de M87 para galáxias e jatos produzem

Esta é uma imagem de observação de vários comprimentos de onda do centro da galáxia M87, enquanto um buraco negro supermassivo ejeta um jato poderoso através de uma rede de observação síncrona muito grande usando telescópios de 19 observatórios astronômicos. Lançado em abril de 2021.

Sagitário é um buraco negro no centro da nossa galáxia
Sagitário é um buraco negro no centro da nossa galáxia

Foi descoberto por observações nas bandas de comprimento de onda de 7 mm e 13 mm da East Asia VLBI Observing Network (EAVN) que a estrutura do buraco negro, que está no centro da Via Láctea e mais próximo da Terra, é circular. Os dados foram divulgados em fevereiro de 2022.

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