Webb enfrentará o desafio de intrigantes erupções de buracos negros supermassivos, que se mostraram intrigantes e frustrantes para os astrônomos.

Em seu primeiro ano de operação, NASAde Telescópio espacial James Webb Você vai unir forças com um esforço colaborativo global para criar uma imagem do entorno imediato do enorme bloco Buraco negro em nosso coração via Láctea galáxia. O Event Horizon Telescope (EHT) é mais conhecido por sua primeira imagem da “sombra” de um buraco negro no coração da galáxia M87, e agora direcionou seus esforços para o ambiente mais complexo de Sagitário A *, a enorme Via Láctea. Buraco negro. Enquanto o núcleo do M87 fornecia um alvo estático, o A * arc exibe misteriosos sinais luminosos de hora em hora, tornando os disparos mais difíceis. Webb ajudará com suas imagens infravermelhas da região do buraco negro, fornecendo dados sobre quando os flares existem que serão uma referência valiosa para a equipe EHT.

Um enorme vórtice de gás quente brilha com luz infravermelha, indicando a localização aproximada do buraco negro supermassivo no coração da 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 obtida da região do centro da galáxia quando foi lançada em 2009. Flashes dinâmicos na região imediatamente ao redor do buraco negro, chamado Sagittarius A *, complicou o esforço de colaboração do Event Horizon Telescope (EHT) para criar uma imagem mais próxima e detalhada. Embora o buraco negro em si não emita luz e, portanto, não possa ser detectado por um telescópio, a equipe do EHT está trabalhando para capturá-lo, obtendo uma imagem nítida da poeira brilhante e quente e do gás diretamente ao seu redor. Crédito: NASA, ESA, SSC, CXC, STScI

No topo de montanhas isoladas em todo o planeta, os cientistas aguardam a palavra de que noite é noite: a complexa coordenação de dezenas de telescópios na Terra e no espaço foi concluída, o tempo está claro, problemas técnicos foram resolvidos – estrelas metafóricas estão alinhadas. É hora de dar uma olhada no buraco negro supermassivo no coração de nossa Via Láctea.

O agendamento do Sudoku, como os astrônomos o chamam, ocorre todos os dias da campanha de observação por meio da colaboração Event Horizon Telescope (EHT), e em breve eles terão um novo jogador a considerar; O Telescópio Espacial James Webb da NASA se juntará a esses esforços. Durante a primeira lista de observações de Webb, os astrônomos usarão seu poder em imagens infravermelhas para enfrentar alguns dos desafios únicos e persistentes apresentados pelo buraco negro da Via Láctea, chamado Sagitário A * (Sgr A *; asterisco é pronunciado “estrela”).

Em 2017, o EHT usou a força de imagem combinada de oito instalações de radiotelescópios em todo o planeta para capturar a primeira visão histórica da região diretamente 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 da luz de hora em hora, apresentando desafios para os astrônomos.

Crédito: NASA, ESA, SSC, CXC, STScI

“O buraco negro supermassivo de nossa galáxia é o único conhecido por conter esse tipo de brilho e, embora isso dificultasse muito tirar uma foto da região, também torna Sagitário A * mais cientificamente interessante”, disse o astrônomo Farhad Yousefzadeh . , que é professor em Northwestern University e Pesquisador Principal do programa de monitoramento Sgr A * da Webb.

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 vantagem significativa de observar Sgr A * usando Webb é a capacidade de capturar dados em dois comprimentos de onda infravermelho (F210M e F480M) simultaneamente e continuamente, a partir da posição do telescópio fora da lua. Webb terá uma visão contínua, observando os ciclos de queima e resfriamento que a equipe EHT pode usar como referência com seus próprios dados, resultando em uma imagem mais clara.

A fonte ou mecanismo que causa os surtos de Sgr A * é altamente debatido. As respostas sobre como as erupções Sgr A * começam, atingem o pico e se dissipam podem ter implicações de longo alcance para o estudo futuro de buracos negros, bem como de partículas e plasma Física, até fogueiras do sol.

O gás quente orbita ao redor da região do buraco negro supermassivo da Via Láctea, iluminada por luz infravermelha capturada pelo telescópio espacial Hubble da NASA. Lançada em 2009 para comemorar o Ano Internacional da Astronomia, esta imagem foi a imagem infravermelha mais nítida da região do centro da galáxia. O próximo telescópio espacial James Webb da NASA, com lançamento previsto para dezembro de 2021, continuará esta busca, combinando a precisão da força do Hubble com uma maior capacidade de detectar radiação infravermelha. As observações de Webb de chamas na região serão de interesse particular para os astrônomos, que não foram observados em torno de nenhum outro buraco negro supermassivo e a causa é desconhecida. As chamas complicaram a busca da colaboração do Event Horizon Telescope (EHT) para capturar uma imagem da região diretamente ao redor do buraco negro, e os dados infravermelhos de Webb devem ajudar muito na produção de uma imagem limpa. Crédito: NASA, ESA, STScI e Q. Daniel Wang (UMass)

“Os buracos negros são simplesmente incríveis”, disse Sera Markov, astrônomo da equipe de pesquisa Webb Sgr A * e vice-presidente do Conselho Científico do EHT. “A razão pela qual os cientistas e agências espaciais ao redor do mundo se esforçam tanto para estudar os buracos negros é que eles são os ambientes mais extremos no universo conhecido nos quais podemos colocar nossas teorias fundamentais, como a relatividade geral, a 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 sugere – em vez de um buraco vazio no espaço, os buracos negros são as regiões mais densas e compactadas da matéria. . O campo gravitacional de um buraco negro é tão forte que distorce o tecido do espaço ao seu redor, e qualquer matéria que se aproxime demais fica junta ali para sempre, junto com qualquer luz que a matéria emita. É por isso que os buracos negros parecem “pretos”. Qualquer luz detectada por telescópios não provém realmente do buraco negro em si, mas da área ao seu redor. Os cientistas chamam a borda interna final dessa luz de horizonte de eventos, que é onde a colaboração EHT recebeu seu nome.

A imagem EHT do M87 foi a primeira evidência visual direta de que as previsões de Einstein sobre um buraco negro estavam corretas. Os buracos negros ainda constituem uma base de prova para a teoria de Einstein, e os cientistas esperam que observações cuidadosamente tabuladas 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 apontar para novos mundos da física, não. Agora entendemos.

Por mais excitante que seja a perspectiva de um novo entendimento e / ou nova física, Markov e Zadeh observam que isso é apenas o começo. “É um processo. Provavelmente teremos mais perguntas do que respostas no início”, disse Markov. A equipe de pesquisa Sgr A * planeja avançar mais tempo com Webb nos próximos anos, para testemunhar eventos de ignição adicionais e construir uma base de conhecimento, e para identificar padrões de erupções aleatórias. Aparentemente, o conhecimento obtido com o estudo de Sgr A * será então aplicado a outros buracos negros, para ver o que é fundamental para sua natureza versus o que torna um buraco negro único.

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

O telescópio Webb da NASA será o principal observatório de ciências espaciais na próxima década, explorando todos os estágios da história cósmica – de dentro do 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 (European Space Agency) e a Canadian Space Agency.