Quando a gigantesca galáxia de rádio Messier 87 (M 87) desencadeou uma torrente de radiação gama e fluxo de rádio, aconteceu uma colaboração internacional de 390 cientistas. Eles estão relatando a descoberta na edição desta semana de Science Express.
Os resultados dão a primeira evidência experimental de que as partículas são aceleradas para energias extremamente altas nas imediações de um buraco negro supermassivo e, em seguida, emitem os raios gama observados. Os raios gama têm energias trilhões de vezes mais altas que a energia da luz visível.
Matthias Beilicke e Henric Krawczynski, ambos físicos da Universidade de Washington em St. Louis, coordenaram o projeto usando a colaboração do sistema de matriz de telescópios de imagens de radiação muito energéticos (VERITAS). O esforço envolveu três séries de telescópios de 12 metros a 17 metros, que detectam raios gama de energia muito alta, e o Very Long Baseline Array (VLBA), que detecta ondas de rádio com alto nível espacial. precisão.
“Planejamos observações de raios gama do M 87 em um esforço cooperativo próximo com os três principais observatórios de raios gama VERITAS, H.E.S.S. e MAGIC, e tivemos a sorte de ter ocorrido um surto extraordinário de raios gama exatamente quando a fonte foi observada com o VLBA e seu impressionante poder de resolução espacial ”, disse Beilicke.
"Somente a combinação das observações de rádio de alta resolução com as observações de raios gama do VHE nos permitiu localizar o local da produção de raios gama", acrescentou R. Craig Walker, cientista do Observatório Nacional de Astronomia de Rádio em Socorro, Novo México .
M 87 está localizado a uma distância de 50 milhões de anos-luz da Terra, no aglomerado de galáxias de Virgem. O buraco negro no centro da M 87 é seis bilhões de vezes mais massivo que o Sol.
O tamanho de um buraco negro não rotativo é determinado pelo raio de Schwarzschild. Tudo - matéria ou radiação - que chegue a um raio de Schwarzschild do centro do buraco negro será engolido por ele. O raio de Schwarzschild do buraco negro supermassivo em M 87 é comparável ao raio do nosso Sistema Solar.
No caso de alguns buracos negros supermassivos - como em M 87 -, a matéria orbita e se aproxima dos buracos negros, produz saídas altamente relativísticas, chamadas jatos. A matéria nos jatos viaja para longe do buraco negro, escapando de sua força gravitacional mortal. Os jatos são alguns dos maiores objetos do Universo e podem alcançar muitos milhares de anos-luz da vizinhança do buraco negro até o meio intergaláctico.
A emissão de raios gama de alta energia do M 87 foi descoberta pela primeira vez em 1998 com os telescópios HEGRA Cherenkov. "Mas ainda hoje, o M 87 é uma das 25 fontes fora da nossa galáxia conhecidas por emitir raios gama [de alta energia]", diz Beilicke.
As novas observações mostram agora que a aceleração de partículas e a subsequente emissão de raios gama podem ocorrer no próprio "jato interno", a menos de 100 raios de Schwarzschild do buraco negro, que é um espaço extremamente estreito em comparação com o extensão total do jato ou da galáxia.
Além do VERITAS e do VLBA, o Sistema Estereoscópico de Alta Energia (H.E.S.S.) e os principais observatórios de raios gama atmosféricos Cherenkov (MAGIC) estavam envolvidos nessas observações.
Legenda da imagem do lead: Concepção artística do núcleo interno de M87: buraco negro, disco de acréscimo e jatos internos. Crédito: Bill Saxton, NRAO / AUI / NSF
Segunda imagem: Imagem VLA em larga escala do M87: Círculo branco indica a área dentro da qual os telescópios de raios gama poderiam dizer que os raios gama muito energéticos estavam sendo emitidos. Para restringir a localização ainda é necessário o VLBA. CRÉDITO: NRAO / AUI / NSF
Colagem: No canto superior esquerdo, uma imagem VLA da galáxia mostra os jatos emissores de rádio em uma escala de cerca de 200.000 anos-luz. Os zooms subsequentes progridem mais perto do núcleo da galáxia, onde reside o buraco negro supermassivo. Na concepção do artista (fundo). o buraco negro ilustrado no centro tem aproximadamente o dobro do tamanho do nosso Sistema Solar, uma pequena fração do tamanho da galáxia, mas com cerca de seis bilhões de vezes a massa do Sol. Crédito: Bill Saxton, NRAO / AUI / NSF
Fontes: Ciência eo Observatório Nacional de Radioastronomia, via Eurekalert.
