O novo telescópio espacial Webb de 10 bilhões de Dolares da NASA revelará o buraco negro supermassivo no coração da Via Láctea

Webb enfrentará o desafio das intrigantes labaredas do buraco negro supermassivo, que se mostraram intrigantes e frustrantes para os astrônomos.

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O novo telescópio espacial Webb de 10 bilhões de Dolares da NASA revelará o buraco negro supermassivo no coração da Via Láctea
Um enorme vórtice de gás quente brilha com luz infravermelha, marcando a localização aproximada do buraco negro supermassivo no coração da nossa galáxia, a Via Láctea. Esta imagem composta de vários comprimentos de onda inclui luz infravermelha próxima capturada pelo Telescópio Espacial Hubble da NASA, e foi a imagem infravermelha mais nítida já feita da região do centro da galáxia quando foi lançada em 2009. Flares dinâmicos oscilantes na região imediatamente ao redor do buraco negro, chamada Sagitário A *, complicaram os esforços da colaboração do Event Horizon Telescope (EHT) para criar uma imagem mais próxima e detalhada. Embora o buraco negro em si não emita luz e não possa ser detectado por um telescópio, a equipe do EHT está trabalhando para capturá-lo, obtendo uma imagem nítida do gás quente brilhante e da poeira diretamente ao seu redor. Crédito: NASA, ESA, SSC, CXC, STScI
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Em seu primeiro ano de operações do Telescópio Espacial James Webb da NASA vai unir forças com um esforço colaborativo global para criar uma imagem da área que cerca diretamente o supermassivo buraco negro no centro da nossa galáxia da Via Láctea. O Event Horizon Telescope (EHT) é famoso por sua primeira imagem da “sombra” do buraco negro no centro da galáxia M87, e agora direcionou seus esforços para o ambiente mais complexo de Sagitário A *, o supermassivo da Via Láctea buraco negro. Enquanto o núcleo do M87 apresentava um alvo estável, o Sagitário A * exibe misteriosos flares intermitentes de hora em hora, o que torna o processo de imagem muito mais difícil. Webb ajudará com suas próprias imagens infravermelhas da região do buraco negro, fornecendo dados sobre quando as chamas estão presentes que serão uma referência valiosa para a equipe EHT.

No topo de montanhas isoladas em todo o planeta, os cientistas aguardam a notícia de que esta noite é a noite: a complexa coordenação entre dezenas de telescópios no solo e no espaço está completa, o tempo está claro, as questões de tecnologia foram resolvidas – as estrelas metafóricas estão alinhadas. É hora de olhar para o buraco negro supermassivo no coração da nossa galáxia, a Via Láctea.

Esse “Sudoku agendado”, como os astrônomos o chamam, acontece a cada dia de uma campanha de observação pela colaboração do Event Horizon Telescope (EHT), e eles logo terão um novo jogador para contar; O Telescópio Espacial James Webb da NASA se juntará aos esforços. Durante a primeira série de observações de Webb, os astrônomos usarão seu poder de imagem infravermelho para lidar com alguns dos desafios únicos e persistentes apresentados pelo buraco negro da Via Láctea, denominado Sagitário A * (Sgr A *; o asterisco é pronunciado como “estrela”).

Em 2017, o EHT usou o poder de imagem combinado de oito instalações de radiotelescópios em todo o planeta para capturar a primeira visão histórica da região imediatamente ao redor de um buraco negro supermassivo, na galáxia M87. Sgr A * está mais próximo, mas mais escuro do que o buraco negro do M87, e flares intermitentes únicos no material ao seu redor alteram o padrão de luz de hora em hora, apresentando desafios para os astrônomos.

Crédito: NASA, ESA, SSC, CXC, STScI
Crédito: NASA, ESA, SSC, CXC, STScI

“O buraco negro supermassivo de nossa galáxia é o único conhecido por ter esse tipo de queima e, embora isso tenha tornado a captura de uma imagem da região muito difícil, também torna Sagitário A * ainda mais interessante cientificamente”, disse o astrônomo Farhad Yusef-Zadeh , professor da Northwestern University e pesquisador principal do programa Webb para observar Sgr A *.

As chamas são devidas à aceleração temporária, mas intensa, das partículas ao redor do buraco negro para energias muito mais altas, com a emissão de luz correspondente. Uma grande vantagem de observar Sgr A * com Webb é a capacidade de capturar dados em dois comprimentos de onda infravermelho (F210M e F480M) simultaneamente e continuamente, a partir da localização do telescópio além da lua. Webb terá uma visão ininterrupta, observando ciclos de flare e calmaria que a equipe EHT pode usar para referência com seus próprios dados, resultando em uma imagem mais limpa.

A fonte ou mecanismo que causa os surtos de Sgr A * é altamente debatido. Respostas sobre como as erupções de Sgr A * começam, atingem o pico e se dissipam podem ter implicações de longo alcance para o estudo futuro dos buracos negros, bem como da física de partículas e plasma , e até mesmo erupções solares.

O gás aquecido gira em torno da região do buraco negro supermassivo da galáxia, a Via Láctea, iluminada por luz infravermelha capturada pelo telescópio espacial Hubble da NASA. Lançada em 2009 para comemorar o Ano Internacional da Astronomia, esta foi a imagem infravermelha mais nítida já feita da região do centro da galáxia. O próximo Telescópio Espacial James Webb da NASA, com lançamento previsto para dezembro de 2021, continuará esta pesquisa, combinando a resolução da força do Hubble com ainda mais capacidade de detecção de infravermelho. De particular interesse para os astrônomos serão as observações de Webb de chamas na área, que não foram observadas ao redor de qualquer outro buraco negro supermassivo e cuja causa é desconhecida. As chamas complicaram a busca da colaboração do Event Horizon Telescope (EHT) para capturar uma imagem da área imediatamente ao redor do buraco negro, e espera-se que os dados infravermelhos de Webb ajudem muito na produção de uma imagem limpa. Crédito: NASA, ESA, STScI, Q. Daniel Wang (UMass)
O gás aquecido gira em torno da região do buraco negro supermassivo da galáxia, a Via Láctea, iluminada por luz infravermelha capturada pelo telescópio espacial Hubble da NASA. Lançada em 2009 para comemorar o Ano Internacional da Astronomia, esta foi a imagem infravermelha mais nítida já feita da região do centro da galáxia. O próximo Telescópio Espacial James Webb da NASA, com lançamento previsto para dezembro de 2021, continuará esta pesquisa, combinando a resolução da força do Hubble com ainda mais capacidade de detecção de infravermelho. De particular interesse para os astrônomos serão as observações de Webb de chamas na área, que não foram observadas ao redor de qualquer outro buraco negro supermassivo e cuja causa é desconhecida. As chamas complicaram a busca da colaboração do Event Horizon Telescope (EHT) para capturar uma imagem da área imediatamente ao redor do buraco negro, e espera-se que os dados infravermelhos de Webb ajudem muito na produção de uma imagem limpa. Crédito: NASA, ESA, STScI, Q. Daniel Wang (UMass)

“Os buracos negros são muito legais”, disse Sera Markoff, astrônomo da equipe de pesquisa Webb Sgr A * e atualmente vice-presidente do Conselho Científico do EHT. “A razão pela qual os cientistas e agências espaciais em todo o mundo se esforçam tanto para estudar os buracos negros é porque eles são os ambientes mais extremos do universo conhecido, onde podemos colocar nossas teorias fundamentais, como a relatividade geral, em um teste prático.”

Os buracos negros, previstos por Albert Einstein como parte de sua teoria geral da relatividade, são, em certo sentido, o oposto do que seu nome indica – em vez de um buraco vazio no espaço, os buracos negros são as regiões de matéria mais densas e compactadas conhecidas . O campo gravitacional de um buraco negro é tão forte que deforma o tecido do espaço em torno de si mesmo, e qualquer material que se aproxime demais fica preso ali para sempre, junto com qualquer luz que o material emita. É por isso que os buracos negros aparecem “pretos”. Qualquer luz detectada por telescópios não provém realmente do buraco negro em si, mas da área ao seu redor. Os cientistas chamam o limite interno final dessa luz de horizonte de eventos, que é onde a colaboração EHT recebe seu nome.

A imagem EHT do M87 foi a primeira prova visual direta de que a previsão do buraco negro de Einstein estava correta. Os buracos negros continuam a ser um campo de provas para a teoria de Einstein, e os cientistas esperam que observações cuidadosamente programadas de vários comprimentos de onda de Sgr A * por EHT, Webb, raios-X e outros observatórios estreitem a margem de erro nos cálculos da relatividade geral, ou talvez apontam para novos domínios da física que não entendemos atualmente.

Por mais excitante que seja a perspectiva de um novo entendimento e / ou nova física, tanto Markoff quanto Zadeh notaram que isso é apenas o começo. “É um processo. Provavelmente teremos mais perguntas do que respostas no início ”, disse Markoff. A equipe de pesquisa Sgr A * planeja se inscrever por mais tempo com Webb nos próximos anos, para testemunhar outros eventos de queima e construir uma base de conhecimento, determinando padrões de chamas aparentemente aleatórias. O conhecimento obtido com o estudo de Sgr A * será então aplicado a outros buracos negros, para aprender o que é fundamental para sua natureza versus o que torna um buraco negro único.

Portanto, o estressante agendamento do Sudoku continuará por algum tempo, mas os astrônomos concordam que vale a pena o esforço. “É a coisa mais nobre que os humanos podem fazer, em busca da verdade”, disse Zadeh. “Está em nossa natureza. Queremos saber como funciona o universo, porque fazemos parte do universo. Os buracos negros podem conter pistas para algumas dessas grandes questões. ”

O telescópio Webb da NASA servirá como o principal observatório de ciências espaciais durante a próxima década e explorará todas as fases da história cósmica – de dentro de nosso sistema solar às galáxias observáveis ​​mais distantes no início do universo, e tudo mais. Webb revelará novas e inesperadas descobertas e ajudará a humanidade a compreender as origens do universo e nosso lugar nele. Webb é um programa internacional liderado pela NASA com seus parceiros, ESA (Agência Espacial Europeia) e a Agência Espacial Canadense.

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