Novas Descobertas sobre o Buraco Negro Sgr A*
Pesquisadores estudam os flares do Sgr A* pra entender os buracos negros e seus arredores.
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Índice
No centro da nossa galáxia tem um buraco negro gigante conhecido como Sagittarius A* (Sgr A*). Esse buraco negro é cercado por uma massa de gás e poeira que tá girando, criando explosões que conseguimos observar. Os pesquisadores têm estudado essas explosões pra aprender mais sobre o buraco negro e o ambiente em volta. O foco desse estudo é usar as observações de luz e movimento dessas explosões pra descobrir características chave do Sgr A*.
O que é o Sgr A*?
Sgr A* é um buraco negro que tá a uns 26.000 anos-luz da Terra. Ele é bem pesado, com uma massa cerca de 4,3 milhões de vezes a do nosso Sol. Buracos negros são regiões no espaço onde a gravidade é tão forte que nada, nem a luz, consegue escapar. Entender o Sgr A* pode ajudar os cientistas a aprender mais sobre como os buracos negros funcionam, como eles se formam e os efeitos que têm no espaço ao redor.
Observando Explosões
As explosões são rajadas repentinas de energia que aparecem na parte do infravermelho próximo (NIR) do espectro de luz. Essas explosões podem acontecer várias vezes por dia e são causadas por partículas aquecidas ao redor do buraco negro. Capturando a luz dessas explosões, os pesquisadores conseguem estudar seu movimento e polarização.
Métodos Principais
Os pesquisadores usaram uma ferramenta chamada GRAVITY, que junta a luz de vários telescópios pra criar uma visão detalhada dessas explosões. Esse setup permite aos cientistas medir a posição e o brilho do Sgr A* com bastante precisão. Estudando como as explosões se movem ao longo do tempo, eles podem inferir informações sobre a massa do buraco negro e o ambiente perto dele.
Explosões em Ação
Em observações recentes, os cientistas detectaram várias explosões do Sgr A*. Eles descobriram que essas explosões se movem em um padrão específico no céu, e seu brilho muda dependendo de como estão orientadas. O movimento dessas explosões dá informações sobre as forças agindo sobre elas, incluindo a atração gravitacional do buraco negro.
Padrões de Movimento
Todas as explosões observadas mostraram um padrão consistente de movimento. Elas se moviam no sentido horário no céu, completando uma rotação completa aproximadamente a cada hora. A polarização da luz, que indica a orientação das ondas de luz, também completou um ciclo no mesmo intervalo de tempo. Os padrões consistentes sugerem que essas explosões não são aleatórias, mas são influenciadas pela gravidade do buraco negro.
Entendendo o Movimento Orbital
Os pesquisadores analisaram o movimento dessas explosões pra entender como elas se relacionam com o buraco negro. Eles descobriram que o raio das explosões corresponde a mais ou menos nove vezes a distância do buraco negro até a sua órbita estável mais interna, uma região onde o material pode existir sem cair no buraco negro. Essa relação ajuda a confirmar que a massa do buraco negro é cerca de 4,3 milhões de Massas solares.
Campos Magnéticos
Uma descoberta importante é que o Campo Magnético ao redor do Sgr A* é majoritariamente vertical. Isso significa que as linhas do campo apontam pra cima e pra baixo, em vez de girar em torno do buraco negro. Essa configuração vertical ajuda a explicar o comportamento observado das explosões e sua polarização.
Ventos Estelares e Explosões
Os pesquisadores também consideraram a influência de estrelas próximas nas explosões. Estrelas massivas localizadas perto do Sgr A* podem criar ventos que alimentam material no buraco negro. Essa entrada de material pode aquecer e produzir explosões brilhantes. O estudo sugere que esses ventos têm um papel significativo no comportamento do Sgr A*.
Importância das Descobertas
O estudo do Sgr A* e suas explosões é crucial por vários motivos. Primeiro, ele valida a existência de buracos negros massivos nos centros das galáxias, já que o Sgr A* é o buraco negro mais estudado. Segundo, fornece insights sobre a mecânica dos buracos negros, seu ambiente e como eles interagem com as estrelas e o gás ao redor.
Direções Futuras de Pesquisa
Com os novos dados, os pesquisadores podem aprimorar seus modelos de comportamento dos buracos negros e melhorar nosso entendimento dos processos em jogo nas proximidades do Sgr A*. À medida que a tecnologia avança, especialmente nas técnicas de observação, as informações coletadas do Sgr A* se tornarão ainda mais refinadas, permitindo insights mais profundos sobre a física dos buracos negros.
Conclusão
As observações das explosões NIR do Sgr A* forneceram dados valiosos sobre o movimento, polarização e campos magnéticos associados a esse buraco negro massivo. A pesquisa fortalece a ideia de que o Sgr A* é um buraco negro e oferece insights sobre a dinâmica do material em sua vizinhança. À medida que os estudos continuam, nosso entendimento desses objetos cósmicos fascinantes vai evoluir, revelando mais sobre a natureza dos buracos negros e seu papel no universo.
Título: Polarimetry and Astrometry of NIR Flares as Event Horizon Scale, Dynamical Probes for the Mass of Sgr A*
Resumo: We present new astrometric and polarimetric observations of flares from Sgr A* obtained with GRAVITY, the near-infrared interferometer at ESO's Very Large Telescope Interferometer (VLTI), bringing the total sample of well-covered astrometric flares to four and polarimetric ones to six, where we have for two flares good coverage in both domains. All astrometric flares show clockwise motion in the plane of the sky with a period of around an hour, and the polarization vector rotates by one full loop in the same time. Given the apparent similarities of the flares, we present a common fit, taking into account the absence of strong Doppler boosting peaks in the light curves and the EHT-measured geometry. Our results are consistent with and significantly strengthen our model from 2018: We find that a) the combination of polarization period and measured flare radius of around nine gravitational radii ($9 R_g \approx 1.5 R_{ISCO}$, innermost stable circular orbit) is consistent with Keplerian orbital motion of hot spots in the innermost accretion zone. The mass inside the flares' radius is consistent with the $4.297 \times 10^6 \; \text{M}_\odot$ measured from stellar orbits at several thousand $R_g$. This finding and the diameter of the millimeter shadow of Sgr A* thus support a single black hole model. Further, b) the magnetic field configuration is predominantly poloidal (vertical), and the flares' orbital plane has a moderate inclination with respect to the plane of the sky, as shown by the non-detection of Doppler-boosting and the fact that we observe one polarization loop per astrometric loop. Moreover, c) both the position angle on sky and the required magnetic field strength suggest that the accretion flow is fueled and controlled by the winds of the massive, young stars of the clockwise stellar disk 1-5 arcsec from Sgr A*, in agreement with recent simulations.
Autores: The GRAVITY Collaboration, R. Abuter, N. Aimar, P. Amaro Seoane, A. Amorim, M. Bauböck, J. P. Berger, H. Bonnet, G. Bourdarot, W. Brandner, V. Cardoso, Y. Clénet, R. Davies, P. T. de Zeeuw, J. Dexter, A. Drescher, A. Eckart, F. Eisenhauer, H. Feuchtgruber, G. Finger, N. M. Förster Schreiber, A. Foschi, P. Garcia, F. Gao, Z. Gelles, E. Gendron, R. Genzel, S. Gillessen, M. Hartl, X. Haubois, F. Haussmann, G. Heißel, T. Henning, S. Hippler, M. Horrobin, L. Jochum, L. Jocou, A. Kaufer, P. Kervella, S. Lacour, V. Lapeyrère, J. -B. Le Bouquin, P. Léna, D. Lutz, F. Mang, N. More, T. Ott, T. Paumard, K. Perraut, G. Perrin, O. Pfuhl, S. Rabien, D. C. Ribeiro, M. Sadun Bordoni, S. Scheithauer, J. Shangguan, T. Shimizu, J. Stadler, O. Straub, C. Straubmeier, E. Sturm, L. J. Tacconi, F. Vincent, S. von Fellenberg, F. Widmann, M. Wielgus, E. Wieprecht, E. Wiezorrek, J. Woillez
Última atualização: 2023-08-31 00:00:00
Idioma: English
Fonte URL: https://arxiv.org/abs/2307.11821
Fonte PDF: https://arxiv.org/pdf/2307.11821
Licença: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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