Astrônomos observam pela primeira vez campo magnético ao redor de buraco negro

Em 2019, a notícia de que um buraco negro havia sido fotografado pela primeira vez revolucionou a ciência. Foi capa da Super e tema de um dos nossos mini-documentários. Você pode relembrar o acontecimento aqui e aqui.

A foto histórica foi revelada pela primeira vez pelo Event Horizon Telescope (EHT), uma potência de oito radiotelescópios espalhados ao redor do planeta que, juntos, formam um telescópio virtual com aproximadamente o tamanho da Terra. O sistema é tão preciso que você conseguiria usá-lo para medir o tamanho de um cartão de crédito deixado na superfície da lua. 

Dois anos depois, a imagem voltou à tona – desta vez, mais nítida e com um novo detalhe: o campo magnético que circunda o buraco negro. 

Os novos estudos foram publicados na última quarta-feira (24) no The Astrophysical Journal. No total, foram mais de 300 cientistas de todo o mundo colaborando para a pesquisa. Eles utilizaram o mesmo material que já havia sido estudado para chegar à imagem anterior, mas focaram em alguns outros dados para melhorá-la. 

Para entender como a nitidez da imagem aumentou, pense que você foi à praia e colocou um óculos de sol. Ao fazer isso, parte do brilho é barrado e tudo fica mais nítido, sem que seja preciso ficar apertando o olho. É quando acontece a polarização, na qual a lente escura seleciona quais feixes de luz vão passar.

Os campos magnéticos exercem papel semelhante. Isso ocorreu no brilho que envolve o buraco negro, e essa luz polarizada viajou até ser captada pelo telescópio ALMA, no Chile, que faz parte do EHT. Mas só agora os cientistas conseguiram analisar os dados referentes à ela, enxergando a imagem como se ela estivesse sob as lentes de um Ray-Ban.

Vale dizer que o buraco negro é apenas a bola preta que você observa no meio da imagem. Afinal, ele não emite luz, já que nem mesmo as partículas de luz escapam do horizonte de eventos – a fronteira que delimita a prisão gravitacional do buraco negro, que nada mais é do que um grande aspirador de matéria.

Em resumo, qualquer coisa que ultrapassar o horizonte de eventos será sugada pela força gravitacional intensa do buraco negro. Essa parte alaranjada que vemos ao redor, inclusive, é matéria que está caindo no buraco – e é justamente ela a responsável pelos campos magnéticos agora detectados. 

Os buracos negros, assim como a Terra, executam o movimento de rotação, ou seja, giram em torno de seu próprio eixo. E a força da gravidade do buraco negro faz com que o gás ao redor dele se mova extremamente rápido. A consequência de toda essa agitação é o superaquecimento a bilhões de graus desse gás, o que leva a separação de seus átomos e a formação de plasma de elétrons e prótons. Claro que essas partículas carregadas também passam a se mover em uma velocidade muito alta, criando, assim, as forças eletromagnéticas.

A importância da descoberta dos campos magnéticos

Até agora, nos referimos aos buracos negros como grandes aspiradores – mas a verdade é que eles são, ao mesmo tempo, gigantes lança-chamas. O buraco negro supermassivo que se encontra no centro da galáxia M87 – o que foi fotografado – solta jatos de plasma a 55 milhões de anos-luz de distância. Só para ter uma ideia, essa galáxia está a 53 milhões de anos-luz de distância da Terra (cada ano-luz corresponde a 9,46 trilhões de quilômetros). 

O fenômeno envolvendo os jatos de plasma era até então pouco compreendido pelos cientistas. Os jatos são emitidos de forma alinhada ao eixo de rotação dos buracos negros, mas não se sabia como que eles conseguiam escapar da forte atração gravitacional dos buracos negros. A reposta pode estar nos tais campos magnéticos.

Ao medir o campo magnético com luz polarizada, os pesquisadores conseguiram reduzir o número de hipóteses sobre o funcionamento dos buracos negros e seus jatos. Eles usaram as imagens atuais para comparar com informações que já haviam retirado de simulações de outros 120 modelos teóricos. Ao final, apenas 15 delas pareciam plausíveis e foram mantidas. 

Agora, os pesquisadores poderão mapear esse campo magnético, assim como é comumente feito com a Terra, em que temos como referência os polos Norte e Sul. “Com a orientação do campo e suas linhas demarcadas, os cientistas poderão compreender a formação do disco de acreção – aquela região alaranjada formada pela matéria que está sendo sugada pelo buraco negro”, explica Juliano Neves, físico e pesquisador da Universidade Federal de Alfenas (Unifal). “Será mais um elemento para entender a formação do disco, a dinâmica da matéria que cai nesses objetos celestes e também para decifrar, finalmente, o estranho fenômeno da emissão de jatos de plasma.”