eso2203pt-br — Nota de imprensa científica

Buraco negro supermassivo encontrado escondido em um anel de poeira cósmica

16 de Fevereiro de 2022

Com o auxílio do Interferômetro do Very Large Telescope (VLTI) do Observatório Europeu do Sul (ESO), foi observada uma nuvem de poeira cósmica no centro da galáxia Messier 77 que esconde um buraco negro supermassivo. A descoberta confirmou previsões feitas há cerca de 30 anos e dá aos astrônomos novas pistas sobre os “núcleos ativos de galáxias”, objetos cósmicos que se situam entre os mais brilhantes e enigmáticos que existem no Universo.

Os Núcleos Ativos de Galáxias (AGNs, em inglês) são fontes extremamente energéticas impulsionadas por buracos negros supermassivos que se encontram no centro de algumas galáxias. Estes buracos negros se alimentam de enormes quantidades de gás e poeira cósmica. Antes de ser consumido, esse material espirala em direção ao buraco negro e grandes quantidades de energia são liberadas no processo, muitas vezes ofuscando todas as estrelas da galáxia.

Os AGNs têm intrigado os astrônomos desde que estes objetos brilhantes foram inicialmente observados na década de 1950. Agora, e graças ao VLTI do ESO, uma equipe de pesquisadores, liderada por Violeta Gámez Rosas da Universidade de Leiden nos Países Baixos, deu um passo fundamental para entender como eles funcionam e como eles se parecem de perto. Os resultados são publicados hoje na revista Nature.

Ao executarem observações extremamente detalhadas do centro da galáxia Messier 77, também conhecida por NGC 1068, Gámez Rosas e a sua equipe detectaram um anel espesso de gás e poeira cósmica que esconde um buraco negro supermassivo. Essa descoberta fornece evidências vitais para apoiar uma teoria de 30 anos conhecida como Modelo Unificado dos AGNs.

Os astrônomos sabem que existem diferentes tipos de AGN. Por exemplo, alguns emitem no rádio enquanto outros não; alguns AGNs brilham intensamente no visível, enquanto outros, como Messier 77, são bastante tênues nestes comprimentos de onda. O Modelo Unificado diz que, apesar destas diferenças, todos os AGNs apresentam a mesma estrutura básica: um buraco negro supermassivo cercado por um espesso anel de poeira.

De acordo com este modelo, qualquer diferença na aparência dos AGNs se deve à orientação com que vemos a partir da Terra o buraco negro e o seu espesso anel. O tipo de AGN que vemos depende de quanto é que o anel obscurece o buraco negro, do nosso ponto de vista, escondendo-o completamente em alguns casos.

Os astrônomos encontraram anteriormente algumas evidências que apoiam o Modelo Unificado, incluindo a descoberta de poeira quente no centro de Messier 77. Contudo, restavam ainda dúvidas sobre se esta poeira poderia esconder completamente o buraco negro e assim explicar porque é que este AGN brilha menos intensamente no visível do que outros.

A verdadeira natureza das nuvens de poeira e o seu papel, tanto em alimentar o buraco negro como em determinar como é que o vemos a partir da Terra, têm sido questões centrais nos estudos dos AGNs nas últimas três décadas”, explica Gámez Rosas. “Apesar de nenhum estudo individual resolver todas as questões que temos sobre este assunto, o certo é que demos um grande passo em frente na nossa compreensão do funcionamento dos AGNs”.

As observações foram possíveis graças ao instrumento MATISSE (Multi AperTure mid-Infrared SpectroScopic Experiment) montado no VLT do ESO, situado no deserto chileno do Atacama. O MATISSE combina a luz infravermelha coletada pelos quatro telescópios de 8,2 metros do VLT por meio da técnica de interferometria. A equipe utilizou este instrumento para observar o centro de Messier 77, localizado a 47 milhões de anos-luz de distância da Terra na constelação da Baleia.

O MATISSE consegue observar uma ampla gama de comprimentos de onda infravermelhos, o que nos permite ver através da poeira e medir temperaturas com precisão. Como o VLTI é um interferômetro muito grande, temos efetivamente resolução suficiente para ver o que se passa em galáxias tão distantes como Messier 77. As imagens obtidas mostram detalhadamente variações em temperatura e absorção das nuvens de poeira situadas em torno do buraco negro”, diz o co-autor do estudo Walter Jaffe, professor na Universidade de Leiden.

Ao combinar as variações da temperatura da poeira (que vão desde a nossa temperatura ambiente até cerca de 1200 ºC), causadas pela radiação intensa emitida pelo buraco negro, com mapas de absorção, a equipe conseguiu criar uma imagem detalhada da poeira e localizar a região onde deve estar o buraco negro. A poeira – em um anel interno espesso e um disco mais extenso – com o buraco negro posicionado em seu centro sustenta o Modelo Unificado. A equipe usou também dados do ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array), do qual o ESO é um parceiro, e do VLBA (Very Long Baseline Array) do Observatório Nacional de Radioastronomia dos EUA, para construir a imagem.

Os nossos resultados deverão nos ajudar a compreender melhor o funcionamento interno dos AGNs”, conclui Gámez Rosas, “assim como também podem nos ajudar a entender melhor a história da Via Láctea, que contém um buraco negro supermassivo no seu centro, que pensamos ter estado ativo no passado”.

Os pesquisadores querem agora usar o VLTI do ESO para encontrar mais evidências que apoiem o Modelo Unificado dos AGNs, observando mais galáxias deste tipo.

Bruno Lopez, membro da equipe e Pesquisador Principal do instrumento MATISSE do Observatoire de la Côte d’Azur em Nice, França, disse: “A Messier 77 é um importante protótipo de AGN e este resultado nos dá uma grande motivação para expandirmos o nosso programa observacional e otimizarmos o MATISSE para observar uma amostra maior de AGNs”.

O Extremely Large Telescope (ELT) do ESO, programado para começar a observar ainda esta década, irá também ajudar nesta busca, fornecendo resultados que complementarão os resultados da equipe e permitirão explorar a interação entre AGNs e galáxias.

Mais Informações

Esta pesquisa foi apresentada no artigo intitulado “Thermal imaging of dust hiding the black hole in the Active Galaxy NGC 1068” (doi: 10.1038/s41586-021-04311-7) publicado na revista Nature.

A equipe é composta por: Violeta Gámez Rosas (Observatório de Leiden, Universidade de Leiden, Países Baixos [Leiden]), Jacob W. Isbell (Instituto Max Planck de Astronomia, Heidelberg, Alemanha [MPIA]), Walter Jaffe (Leiden), Romain G. Petrov (Université Côte d’Azur, Observatoire de la Côte d’Azur, CNRS, Laboratoire Lagrange, França [OCA]), James H. Leftley (OCA), Karl-Heinz Hofmann (Instituto Max Planck de Radioastronomia, Bona, Alemanha [MPIfR]), Florentin Millour (OCA), Leonard Burtscher (Leiden), Klaus Meisenheimer (MPIA), Anthony Meilland (OCA), Laurens B. F. M. Waters (Departamento de Astrofísica/IMAPP, Universidade Radboud, Países Baixos; SRON, Instituto Holandês de Pesquisa Espacial, Países Baixos), Bruno Lopez (OCA), Stéphane Lagarde (OCA), Gerd Weigelt (MPIfR), Philippe Berio (OCA), Fatme Allouche (OCA), Sylvie Robbe-Dubois (OCA), Pierre Cruzalèbes (OCA), Felix Bettonvil (ASTRON, Dwingeloo, Países Baixos [ASTRON]), Thomas Henning (MPIA), Jean-Charles Augereau (Univ. Grenoble Alpes, CNRS, Instituto de Ciências Planetárias e Astrofísica, França [IPAG]), Pierre Antonelli (OCA), Udo Beckmann (MPIfR), Roy van Boekel (MPIA), Philippe Bendjoya (OCA), William C. Danchi (NASA Goddard Space Flight Center, Greenbelt, EUA), Carsten Dominik (Instituto de Astronomia Anton Pannekoek, Universidade de Amesterdam, Países Baixos [API]), Julien Drevon (OCA), Jack F. Gallimore (Department of Physics and Astronomy, Bucknell University, Lewisburg, Pennsylvania, EUA), Uwe Graser (MPIA), Matthias Heininger (MPIfR), Vincent Hocdé (OCA), Michiel Hogerheijde (Leiden; API), Josef Hron (Departamento de Astrofísica, Universidade de Viena, Áustria), Caterina M.V. Impellizzeri (Leiden), Lucia Klarmann (MPIA), Elena Kokoulina (OCA), Lucas Labadie (1º Instituto de Física, Universidade de Colônia, Alemanha), Michael Lehmitz (MPIA), Alexis Matter (OCA), Claudia Paladini (Observatório Europeu do Sul, Santiago, Chile [ESO-Chile]), Eric Pantin (Centre d'Etudes de Saclay, Gif-sur-Yvette, França), Jörg-Uwe Pott (MPIA), Dieter Schertl (MPIfR), Anthony Soulain (Sydney Institute for Astronomy, University of Sydney, Austrália [SIfA]), Philippe Stee (OCA), Konrad Tristram (ESO-Chile), Jozsef Varga (Leiden), Julien Woillez (Observatório Europeu do Sul, Garching bei München, Alemanha [ESO]), Sebastian Wolf (Instituto de Física Teórica e Astrofísica, Universidade de Kiel, Alemanha), Gideon Yoffe (MPIA) e Gerard Zins (ESO-Chile).

O instrumento MATISSE foi concebido, financiado e construído, em estreita colaboração com o ESO, por um consórcio composto por institutos na França (Laboratório J.-L. Lagrange — INSU-CNRS — Observatório da Côte d’Azur — Universidade Sophia-Antipolis de Nice), na Alemanha (MPIA, MPIfR e Universidade de Kiel), nos Países Baixos (NOVA e Universidade de Leiden), e na Áustria (Universidade de Viena). O Observatório Konkoly e a Universidade de Colônia também deram algum apoio na construção do instrumento.

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.

Links

Contatos

Violeta Gámez Rosas
Leiden University
Leiden, the Netherlands
Tel.: +31 71 527 5737
e-mail: gamez@strw.leidenuniv.nl

Walter Jaffe
Leiden University
Leiden, the Netherlands
Tel.: +31 71 527 5737
e-mail: jaffe@strw.leidenuniv.nl

Bruno Lopez
MATISSE Principal Investigator
Observatoire de la Côte d’ Azur, Nice, France
Tel.: +33 4 92 00 30 11
e-mail: Bruno.Lopez@oca.eu

Romain Petrov
MATISSE Project Scientist
Observatoire de la Côte d’ Azur, Nice, France
Tel.: +33 4 92 00 30 11
e-mail: Romain.Petrov@oca.eu

Bárbara Ferreira
ESO Media Manager
Garching bei München, Germany
Tel.: +49 89 3200 6670
Cel.: +49 151 241 664 00
e-mail: press@eso.org

Connect with ESO on social media

Este texto é a tradução da Nota de Imprensa do ESO eso2203, 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:eso2203pt-br
Nome:M 77, Messier 77
Tipo:Local Universe : Galaxy : Activity : AGN
Facility:Very Large Telescope Interferometer
Instruments:MATISSE
Science data:2022Natur.602..403G

Imagens

A galáxia Messier 77 e o seu núcleo ativo
A galáxia Messier 77 e o seu núcleo ativo
Imagem em primeiro plano do núcleo galáctico ativo de Messier 77
Imagem em primeiro plano do núcleo galáctico ativo de Messier 77
A ofuscante galáxia Messier 77
A ofuscante galáxia Messier 77
Concepção artística do núcleo ativo da galáxia Messier 77
Concepção artística do núcleo ativo da galáxia Messier 77
A galáxia ativa Messier 77 na constelação da Baleia
A galáxia ativa Messier 77 na constelação da Baleia
Imagem de grande angular de Messier 77 (imagem obtida a partir do solo)
Imagem de grande angular de Messier 77 (imagem obtida a partir do solo)

Vídeos

Descobrindo um buraco negro em uma imensa nuvem de gás (ESOcast Light 251)
Descobrindo um buraco negro em uma imensa nuvem de gás (ESOcast Light 251)
Concepção animação do núcleo ativo da galáxia Messier 77
Concepção animação do núcleo ativo da galáxia Messier 77
O Modelo Unificado dos Núcleos Ativos de Galáxias
O Modelo Unificado dos Núcleos Ativos de Galáxias