Centenas de filamentos horizontais apontam para o nosso buraco negro supermassivo central – ScienceDaily

No início da década de 1980, Farhad Yusef-Zadeh, da Northwestern University, descobriu filamentos gigantes e unidimensionais pendurados verticalmente perto de Sagitário A*, o buraco negro supermassivo central da nossa galáxia. Agora, Yusef-Zadeh e seus colaboradores descobriram uma nova população de filamentos – mas esses fios são muito mais curtos e ficam horizontal ou radialmente, espalhando-se como os raios de uma roda do buraco negro.

Embora as duas populações de filamentos compartilhem várias semelhanças, Yusef-Zadeh assume que eles têm origens diferentes. Enquanto os filamentos verticais varrem a galáxia, elevando-se a até 150 anos-luz de altura, os filamentos horizontais se parecem mais com os pontos e traços do código Morse, pontuando apenas um lado de Sagitário A*.

O estudo será publicado na sexta-feira (2 de junho) na As cartas do jornal astrofísico.

“Foi uma surpresa encontrar de repente uma nova população de estruturas que parecem estar apontando na direção do buraco negro”, disse Yusef-Zadeh. “Fiquei realmente surpreso quando vi isso. Tivemos que trabalhar muito para estabelecer que não estávamos nos enganando. E descobrimos que esses filamentos não são aleatórios, mas parecem estar ligados ao fluxo de saída de nosso buraco negro. Ao estudá-los, poderíamos aprender mais sobre a rotação do buraco negro e a orientação do disco de acreção. É gratificante quando se encontra ordem no meio de um campo caótico do núcleo da nossa galáxia.”

Especialista em radioastronomia, Yusef-Zadeh é professor de física e astronomia no Weinberg College of Arts and Sciences da Northwestern e membro do CIERA.

Décadas em construção

A nova descoberta pode ser uma surpresa, mas Yusef-Zadeh não é estranho ao desvendar mistérios no centro de nossa galáxia, localizada a 25.000 anos-luz da Terra. O estudo mais recente se baseia em quatro décadas de sua pesquisa. Depois de descobrir os filamentos verticais pela primeira vez em 1984 com Mark Morris e Don Chance, Yusef-Zadeh junto com Ian Heywood e seus colaboradores mais tarde descobriram duas gigantescas bolhas emissoras de rádio perto de Sagitário A*. Então, em uma série de publicações em 2022, Yusef-Zadeh (em colaboração com Heywood, Richard Arent e Mark Wardle) revelou quase 1.000 filamentos verticais, que apareciam em pares e aglomerados, muitas vezes empilhados igualmente espaçados ou lado a lado como cordas em um harpa.

Yusef-Zadeh credita a enxurrada de novas descobertas à tecnologia aprimorada de radioastronomia, particularmente ao telescópio MeerKAT do Observatório de Radioastronomia da África do Sul (SARAO). Para identificar os filamentos, a equipe de Yusef-Zadeh usou uma técnica para remover o fundo e suavizar o ruído das imagens do MeerKAT para isolar os filamentos das estruturas circundantes.

“As novas observações do MeerKAT mudaram o jogo”, disse ele. “O avanço da tecnologia e o tempo de observação dedicado nos deram novas informações. É realmente uma conquista técnica dos radioastrônomos.”

Horizontal vs. vertical

Depois de estudar os filamentos verticais por décadas, Yusef-Zadeh ficou chocado ao descobrir suas contrapartes horizontais, que ele estima terem cerca de 6 milhões de anos. “Sempre pensamos nos filamentos verticais e em sua origem”, disse ele. “Estou acostumado com eles na vertical. Nunca pensei que pudesse haver outros ao longo do avião.”

Enquanto ambas as populações compreendem filamentos unidimensionais que podem ser vistos com ondas de rádio e parecem estar ligados a atividades no centro galáctico, as semelhanças terminam aí.

Os filamentos verticais são perpendiculares ao plano galáctico; os filamentos horizontais são paralelos ao plano, mas apontam radialmente em direção ao centro da galáxia onde se encontra o buraco negro. Os filamentos verticais são magnéticos e relativísticos; os filamentos horizontais parecem emitir radiação térmica. Os filamentos verticais abrangem partículas que se movem a velocidades próximas à velocidade da luz; os filamentos horizontais parecem acelerar o material térmico em uma nuvem molecular. Existem várias centenas de filamentos verticais e apenas algumas centenas de filamentos horizontais. E os filamentos verticais, que medem até 150 anos-luz de altura, superam em muito o tamanho dos filamentos horizontais, que medem apenas 5 a 10 anos-luz de comprimento. Os filamentos verticais também adornam o espaço ao redor do núcleo da galáxia; os filamentos horizontais parecem se espalhar apenas para um lado, apontando para o buraco negro.

“Uma das implicações mais importantes do fluxo radial que detectamos é a orientação do disco de acreção e o fluxo a jato de Sagitário A* ao longo do plano galáctico”, disse Yusef-Zadeh.

‘Nosso trabalho nunca está completo’

A nova descoberta está cheia de incógnitas, e o trabalho de Yusef-Zadeh para desvendar seus mistérios apenas começou. Por enquanto, ele só pode considerar uma explicação plausível sobre os mecanismos e as origens da nova população.

“Achamos que eles devem ter se originado de algum tipo de fluxo de uma atividade que aconteceu há alguns milhões de anos”, disse Yusef-Zadeh. “Parece ser o resultado de uma interação desse material que flui com objetos próximos a ele. Nosso trabalho nunca está completo. Sempre precisamos fazer novas observações e desafiar continuamente nossas ideias e estreitar nossa análise.”

O estudo, “A população dos filamentos do centro galáctico: a distribuição do ângulo de posição revela um fluxo colimado em escala de graus de Sgr A* ao longo do plano galáctico”, foi apoiado pela NASA (prêmio número 80GSFC21M0002). O SARAO é uma instalação da National Research Foundation, uma agência do Departamento de Ciência e Inovação.