eso2119pt-br — Nota de imprensa científica

Observe as estrelas se movendo ao redor do buraco negro supermassivo da Via Láctea em imagens ainda mais profundas

14 de Dezembro de 2021

O Interferômetro do Very Large Telescope (VLTI) do Observatório Europeu do Sul (ESO) capturou as imagens mais profundas e nítidas obtidas até hoje da região em torno do buraco negro supermassivo localizado no centro da nossa Galáxia. As novas imagens nos permitiram ver 20 vezes mais perto do buraco negro do que o que era possível anteriormente sem o VLTI e ajudaram os astrônomos a encontrar uma estrela previamente desconhecida perto deste objeto supermassivo. Ao seguir as órbitas das estrelas no centro da nossa Via Láctea, a equipe fez a medição mais precisa já feita da massa do buraco negro.

Queremos saber mais sobre Sagitário A*, o buraco negro situado no centro da Via Láctea: Qual a sua massa? Será que gira? As estrelas em seu torno se comportam exatamente como o previsto pela Teoria da Relatividade Geral de Einstein? A melhor maneira de responder a estas questões é seguir estrelas que se deslocam em órbitas próximas do buraco negro supermassivo. E aqui demonstramos que podemos fazer isso com uma precisão maior do que nunca”, explica Reinhard Genzel, um diretor do Instituto Max Planck de Física Extraterrestre (MPE) em Garching, Alemanha, que recebeu 0 Prêmio Nobel em 2020 pelo seu trabalho de pesquisa sobre Sagitário A*. s resultados mais recentes de Genzel e de sua equipe, que expandem seu estudo de três décadas de estrelas orbitando o buraco negro supermassivo da Via Láctea, foram publicados hoje em dois artigos na Astronomy & Astrophysics.

Em uma busca para encontrar ainda mais estrelas perto do buraco negro, a equipe, conhecida como colaboração GRAVITY, desenvolveu uma nova técnica de análise para obter as imagens ainda mais profundas e nítidas do nosso Centro Galáctico. “O VLTI nos dá uma excelente resolução espacial e com as novas imagens conseguimos ver mais profundamente do que antes. Estamos impressionados com a quantidade de detalhe das imagens e com a ação e número de estrelas reveladas em torno do buraco negro,” diz Julia Stadler, pesquisadora no Instituto Max Planck de Astrofísica em Garching, que liderou a equipe na obtenção de imagens durante o tempo que trabalhou no MPE. Curiosamente, a equipe descobriu uma estrela, a S300, que ainda não tinha sido observada anteriormente, mostrando assim quão potente é este método quando se trata de detectar objetos muito tênues próximos de Sagitário A*.

Com suas últimas observações, conduzidas entre março e julho de 2021, a equipe se concentrou em fazer medições precisas das estrelas à medida que se aproximavam do buraco negro, o que incluiu a estrela recordista S29, que se aproximou mais do buraco negro no final de maio de 2021. Ela o ultrapassou a uma distância de apenas 13 bilhões de quilômetros, cerca de 90 vezes a distância Sol-Terra, à impressionante velocidade de 8740 km/s. Nenhuma outra estrela foi observada passando tão perto ou viajando tão rápido ao redor do buraco negro.

As medições e as imagens obtidas pela equipe foram possíveis graças ao GRAVITY, um instrumento único que a colaboração desenvolveu para o VLTI do ESO. O GRAVITY combina a radiação colectada pelos quatro Telescópios Principais de 8,2 metros do Very Large Telescope (VLT), usando uma técnica chamada interferometria. Esta técnica é complexa, “mas no final nos dá uma imagem 20 vezes mais nítida do que as obtidas pelos telescópios individuais, revelando os segredos do Centro Galáctico”, disse Frank Eisenhauer do MPE, pesquisador principal do GRAVITY.

Seguir estrelas em órbitas próximas ao redor de Sagitário A * nos permite sondar com precisão o campo gravitacional ao redor do buraco negro massivo mais próximo da Terra, para testar a Relatividade Geral e determinar as propriedades do buraco negro”, explica Genzel. As novas observações, combinadas com dados anteriores obtidos da equipe, confirmam que as estrelas seguem percursos exatamente como os previstos pela Relatividade Geral para objetos que se deslocam em torno de um buraco negro com uma massa de 4,3 milhões de vezes a massa solar. Esta é a estimativa mais precisa da massa do buraco negro central da Via Láctea até o momento. Os pesquisadores também conseguiram ajustar a distância para Sagitário A*, chegando ao valor de 27 000 anos-luz.

Para obter as novas imagens, os astrônomos usaram uma técnica de aprendizagem de máquina, chamada Teoria do Campo de Informação. Foi feito um modelo de como seriam as fontes reais, simularam como o GRAVITY as veria e compararam esta simulação com as observações do GRAVITY. Deste modo foi possível encontrar e seguir estrelas em torno de Sagitário A* com uma profundidade e precisão sem precedentes. Além das observações GRAVITY, a equipe utilizou também dados do NACO e do SINFONI, dois instrumentos anteriores do VLT, assim como medições do Observatório Keck e do Observatório Gemini do NOIRLab nos EUA.

No final desta década, o GRAVITY será atualizado para GRAVITY+ e o instrumento melhorado será também instalado no VLTI do ESO. Pretendendo-se assim aumentar ainda mais a sensibilidade deste instrumento para revelar estrelas ainda mais tênues e ainda mais próximas do buraco negro central. A equipe pretende eventualmente descobrir estrelas tão próximas deste objeto que as suas órbitas sentirão os efeitos gravitacionais causados pela rotação do buraco negro. O futuro Extremely Large Telescope (ELT) do ESO, atualmente em construção no deserto chileno do Atacama, permitirá à equipe medir a velocidade destas estrelas com elevado grau de precisão. “Com o poder combinado do GRAVITY+ e do ELT, seremos capazes de descobrir a velocidade de rotação do buraco negro”, diz Eisenhauer. “Até agora ainda ninguém conseguiu fazer isso”.

Mais Informações

Este trabalho de pesquisa foi apresentado em dois artigos científicos da Colaboração GRAVITY publicados na revista Astronomy & Astrophysics.

A equipe que escreveu o artigo intitulado “The mass distribution in the Galactic Centre from interferometric astrometry of multiple stellar orbits” (doi:10.1051/0004-6361/202142465) é composta por: R. Abuter (Observatório Europeu do Sul, Garching, Alemanha [ESO]), A. Amorim (Universidade de Lisboa - Faculdade de Ciências, Portugal, e Centro de Astrofísica e Gravitação, IST, Universidade de Lisboa, Portugal [CENTRA]),  M. Bauböck (Instituto Max Planck de Física Extraterrestre, Garching, Alemanha [MPE], e Department of Physics, University of Illinois, EUA), J. P. Berger (Univ. Grenoble Alpes, CNRS, Grenoble, França [IPAG] e ESO), H. Bonnet (ESO), G. Bourdarot (IPAG e MPE), W. Brandner (Instituto Max Planck de Astronomia, Heidelberg, Alemanha [MPIA]), V. Cardoso (CENTRA e CERN, Genève, Suíça), Y. Clénet (Observatoire de Paris, Université PSL, CNRS, Sorbonne Université, Université de Paris, Meudon, França [LESIA]), Y. Dallilar (MPE), R. Davies (MPE), P. T. de Zeeuw (Sterrewacht Leiden, Universidade de Leiden [Leiden], Países Baixos e MPE), J. Dexter (Department of Astrophysical & Planetary Sciences, JILA, Duane Physics Bldg., University of Colorado [Colorado], Boulder, EUA), A. Drescher (MPE), A. Eckart (1º Instituto de Física, Universidade de Colónia, Alemanha [Cologne] e Instituto Max Planck de Rádio Astronomia, Bona, Alemanha), F. Eisenhauer (MPE), N. M. Förster Schreiber (MPE), P. Garcia (Faculdade de Engenharia, Universidade do Porto, Portugal e CENTRA), F. Gao (Hamburger Sternwarte, Universität Hamburg, Alemanha e MPE), E. Gendron (LESIA), R. Genzel (MPE e Departments of Physics and Astronomy, Le Conte Hall, University of California, Berkeley, EUA), S. Gillessen (MPE), M. Habibi (MPE), X. Haubois (Observatório Europeu do Sul, Santiago, Chile [ESO Chile]), G. Heißel (LESIA), T. Henning (MPIA), S. Hippler (MPIA), M. Horrobin (Cologne), L. Jochum (ESO Chile), L. Jocou (IPAG), A. Kaufer (ESO Chile), P. Kervella (LESIA), S. Lacour (LESIA), V. Lapeyrère (LESIA), J.-B. Le Bouquin (IPAG), P. Léna (LESIA), D. Lutz (MPE), T. Ott (MPE), T. Paumard (LESIA), K. Perraut (IPAG), G. Perrin (LESIA), O. Pfuhl (ESO e MPE), S. Rabien (MPE), G. Rodríguez-Coira (LESIA), J. Shangguan (MPE), T. Shimizu (MPE), S. Scheithauer (MPIA), J. Stadler (MPE), O. Straub (MPE), C. Straubmeier (Cologne), E. Sturm (MPE), L. J. Tacconi (MPE), K. R. W. Tristram (ESO Chile), F. Vincent (LESIA), S. von Fellenberg (MPE), F. Widmann (MPE), E. Wieprecht (MPE), E. Wiezorrek (MPE), J. Woillez (ESO), S. Yazici MPE e Cologne) e A. Young (MPE).

A equipe que escreveu o artigo intitulado “Deep images of the Galactic Center with GRAVITY” (doi:10.1051/0004-6361/202142459) é composta por: R. Abuter (ESO), P. Arras (Instituto Max Planck de Astrofísica [MPA], Garching, Alemanha, e Departamento de Física, Universidade Técnica de Munique [TUM], Garching, Alemanha), M. Bauböck (MPE e Department of Physics, University of Illinois, EUA), H. Bonnet (ESO), W. Brandner (MPIA), G. Bourdarot (IPAG e MPE), V. Cardoso (CENTRA e CERN), Y. Clénet (LESIA), P. T. de Zeeuw (Leiden e MPE), J. Dexter (Colorado e MPE), Y. Dallilar (MPE), A. Drescher (MPE), A. Eckart (Cologne e Instituto Max Planck de Rádio Astronomia, Bona, Alemanha), F. Eisenhauer (MPE), T. Enßlin (MPA), N. M. Förster Schreiber (MPE), P. Garcia (Faculdade de Engenharia, Universidade do Porto, Portugal e CENTRA), F. Gao (Hamburger Sternwarte, Universität Hamburg, Alemanha, e MPE),  E. Gendron (LESIA), R. Genzel (MPE e Departments of Physics and Astronomy, Le Conte Hall, University of California, Berkeley, EUA), S. Gillessen (MPE), M. Habibi (MPE), X. Haubois (ESO Chile), G. Heißel (LESIA), T. Henning (MPIA), S. Hippler (MPIA), M. Horrobin (Cologne), A. Jiménez-Rosales (MPE), L. Jochum (ESO Chile), L. Jocou (IPAG), A. Kaufer (ESO Chile), P. Kervella (LESIA), S. Lacour (LESIA), V. Lapeyrère (LESIA), J.-B. Le Bouquin (IPAG), P. Léna (LESIA), D. Lutz (MPE), T. Ott (MPE) , T. Paumard (LESIA) , K. Perraut (IPAG) , G. Perrin (LESIA) , O. Pfuhl (ESO e MPE), S. Rabien (MPE), J. Shangguan (MPE), T. Shimizu (MPE), S. Scheithauer (MPIA), J. Stadler (MPE), O. Straub (MPE), C. Straubmeier (Cologne), E. Sturm (MPE), L.J. Tacconi (MPE), K. R. W. Tristram (ESO Chile), F. Vincent (LESIA), S. von Fellenberg (MPE), I. Waisberg (Departamento de Física das Partículas & Astrofísica, Instituto Científico Weizmann, Israel e MPE), F. Widmann (MPE), E. Wieprecht (MPE), E. Wiezorrek (MPE), J. Woillez (ESO), S. Yazici (MPE e Cologne), A. Young (MPE) e G. Zins (ESO).

O Observatório Europeu do Sul (ESO) permite que cientistas de todo o mundo descubram os segredos do Universo para o benefício de todos. Nós projetamos, construímos e operamos observatórios de classe mundial no solo - que os astrônomos usam para para pesquisar as maiores questões astronômicas da nossa época e levar ao público o fascínio da astronomia - e promover a colaboração internacional em astronomia. Estabelecido como uma organização intergovernamental em 1962, hoje o ESO é apoiado por 16 Estados Membros (Áustria, Bélgica, República Tcheca, Dinamarca, França, Finlândia, Alemanha, Irlanda, Itália, Holanda, Polônia, Portugal, Espanha, Suécia, Suíça e Reino Unido), além do país anfitrião, o Chile, e a Austrália, como parceiro estratégico. A Sede do ESO e seu centro de visitantes e planetário, o Supernova do ESO, estão localizados perto de Munique, na Alemanha, enquanto o deserto chileno do Atacama, um lugar maravilhoso com condições únicas para observar o céu, hospeda nossos telescópios. O ESO opera três locais de observação: La Silla, Paranal e Chajnantor. No Paranal, o ESO opera o Very Large Telescope e o Interferômetro do Very Large Telescope, bem como dois telescópios de rastreio: o VISTA trabalhando no infravermelho e o VLT Survey Telescope de luz visível. Também no Paranal, o ESO hospedará e operará o Cherenkov Telescope Array South, o maior e mais sensível observatório de raios gama do mundo. Junto com parceiros internacionais, o ESO opera o APEX e o ALMA em Chajnantor, duas instalações que observam os céus na faixa milimétrica e submilimétrica. No Cerro Armazones, perto do Paranal, estamos construindo "o maior olho do mundo virado para o céu" - o Extremely Large Telescope do ESO. De nossos escritórios em Santiago, Chile, apoiamos nossas operações no país e nos relacionamos com parceiros e a sociedade chilena.

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Este texto é a tradução da Nota de Imprensa do ESO eso2119, cortesia do ESON, uma rede de pessoas nos Países Membros do ESO, que servem como pontos de contato local para a imprensa. O representante brasileiro é Eugênio Reis Neto, do Observatório Nacional/MCTIC. A nota de imprensa foi traduzida por Margarida Serote (Portugal) e adaptada para o português brasileiro por Eugênio Reis Neto.

Sobre a nota de imprensa

No. da notícia:eso2119pt-br
Nome:Black hole, Sagittarius A*
Tipo:Milky Way : Galaxy : Component : Central Black Hole
Facility:Very Large Telescope Interferometer
Instruments:GRAVITY
Science data:2022A&A...657A..82G

Imagens

Imagens VLTI de estrelas no centro da Via Láctea
Imagens VLTI de estrelas no centro da Via Láctea
Estrelas em órbita de Sagitário A* em março de 2021
Estrelas em órbita de Sagitário A* em março de 2021
Estrelas em órbita de Sagitário A* em maio de 2021
Estrelas em órbita de Sagitário A* em maio de 2021
Estrelas em órbita de Sagitário A* em junho de 2021
Estrelas em órbita de Sagitário A* em junho de 2021
Estrelas em órbita de Sagitário A* em julho de 2021
Estrelas em órbita de Sagitário A* em julho de 2021
Imagem de grande angular do centro da Via Láctea
Imagem de grande angular do centro da Via Láctea
Sagitário A* na constelação do Sagitário
Sagitário A* na constelação do Sagitário

Vídeos

Assista as estrelas em órbita do buraco negro central da nossa Galáxia (ESOcast 248 Light)
Assista as estrelas em órbita do buraco negro central da nossa Galáxia (ESOcast 248 Light)
Sequência animada de imagens VLTI de estrelas em órbita do buraco negro central da Via Láctea
Sequência animada de imagens VLTI de estrelas em órbita do buraco negro central da Via Láctea
Aproximando-se do buraco negro situado no centro da nossa Galáxia
Aproximando-se do buraco negro situado no centro da nossa Galáxia