Cientistas do EHT fazem observações de altíssima resolução até agora da superfície da Terra

A Colaboração do Telescópio do Horizonte de Eventos (EHT) conduziu observações de teste, usando o Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) e outras instalações, que alcançaram a maior resolução já obtida da superfície da Terra. Eles conseguiram esse feito detectando luz de galáxias distantes em uma frequência de cerca de 345 GHz, equivalente a um comprimento de onda de 0,87 mm.

 Ilustração das detecções de mais alta resolução já feitas na superfície da Terra Crédito: ESO/M. Kornmesser

A Colaboração estima que no futuro eles serão capazes de fazer imagens de buracos negros que são 50% mais detalhadas do que era possível antes, trazendo a região imediatamente fora do limite de buracos negros supermassivos próximos para um foco mais nítido. Eles também serão capazes de obter imagens de mais buracos negros do que fizeram até agora. As novas detecções, parte de um experimento piloto, foram publicadas hoje no The Astronomical Journal. 

A Colaboração EHT divulgou imagens de M87*, o buraco negro supermassivo no centro da galáxia M87, em 2019 , e de Sgr A*, o buraco negro no coração da nossa galáxia Via Láctea, em 2022. Essas imagens foram obtidas conectando vários observatórios de rádio em todo o planeta, usando uma técnica chamada interferometria de linha de base muito longa (VLBI), para formar um único telescópio virtual "do tamanho da Terra".

Para obter imagens de maior resolução, os astrônomos normalmente contam com telescópios maiores — ou uma separação maior entre observatórios trabalhando como parte de um interferômetro. Mas como o EHT já era do tamanho da Terra, aumentar a resolução de suas observações terrestres exigia uma abordagem diferente. Outra maneira de aumentar a resolução de um telescópio é observar luz de um comprimento de onda menor — e é isso que a Colaboração EHT fez agora.

“ Com o EHT, vimos as primeiras imagens de buracos negros usando observações de comprimento de onda de 1,3 mm, mas o anel brilhante que vimos, formado pela curvatura da luz na gravidade do buraco negro, ainda parecia borrado porque estávamos nos limites absolutos de quão nítidas poderíamos fazer as imagens ”, disse o colíder do estudo, Alexander Raymond, anteriormente um pesquisador de pós-doutorado no Center for Astrophysics | Harvard & Smithsonian (CfA), e agora no Jet Propulsion Laboratory, ambos nos Estados Unidos.

“ A 0,87 mm, nossas imagens serão mais nítidas e detalhadas, o que por sua vez provavelmente revelará novas propriedades, tanto aquelas que foram previstas anteriormente quanto talvez algumas que não foram. ”

Para mostrar que eles poderiam fazer detecções em 0,87 mm, a Colaboração conduziu observações de teste de galáxias distantes e brilhantes neste comprimento de onda. Em vez de usar o conjunto EHT completo, eles empregaram dois subconjuntos menores, ambos incluindo o ALMA e o Atacama Pathfinder EXperiment (APEX) no Deserto do Atacama no Chile.

O Observatório Europeu do Sul (ESO) é um parceiro do ALMA e co-hospeda e coopera com o APEX. Outras instalações usadas incluem o telescópio IRAM de 30 metros na Espanha e o NOrthern Extended Millimeter Array (NOEMA) na França, bem como o Telescópio da Groenlândia e o Submillimeter Array no Havaí.

Neste experimento piloto, a Colaboração obteve observações com detalhes tão finos quanto 19 microsegundos de arco, o que significa que eles observaram na mais alta resolução já vista da superfície da Terra. Eles ainda não conseguiram obter imagens: embora tenham feito detecções robustas de luz de várias galáxias distantes, não foram usadas antenas suficientes para conseguir reconstruir com precisão uma imagem a partir dos dados.

Este teste técnico abriu uma nova janela para estudar buracos negros. Com o conjunto completo, o EHT poderia ver detalhes tão pequenos quanto 13 microsegundos de arco, o equivalente a ver uma tampa de garrafa na Lua da Terra. Isso significa que, a 0,87 mm, eles serão capazes de obter imagens com uma resolução cerca de 50% maior do que as imagens de 1,3 mm lançadas anteriormente pelo M87* e SgrA*. Além disso, há potencial para observar buracos negros mais distantes, menores e mais fracos do que os dois que a Colaboração fotografou até agora.

O diretor fundador do EHT, Sheperd “Shep” Doeleman, astrofísico do CfA e colíder do estudo, diz:  “Observar as mudanças no gás circundante em diferentes comprimentos de onda nos ajudará a resolver o mistério de como os buracos negros atraem e acumulam matéria, e como eles podem lançar jatos poderosos que fluem por distâncias galácticas. ”

Esta é a primeira vez que a técnica VLBI foi usada com sucesso no comprimento de onda de 0,87 mm. Embora a capacidade de observar o céu noturno a 0,87 mm existisse antes das novas detecções, usar a técnica VLBI neste comprimento de onda sempre apresentou desafios que levaram tempo e avanços tecnológicos para serem superados. Por exemplo, o vapor de água na atmosfera absorve ondas a 0,87 mm muito mais do que a 1,3 mm, tornando mais difícil para os radiotelescópios receberem sinais de buracos negros no comprimento de onda mais curto.

Combinado com turbulência atmosférica cada vez mais pronunciada e acúmulo de ruído em comprimentos de onda mais curtos, e uma incapacidade de controlar as condições climáticas globais durante observações atmosféricas sensíveis, o progresso para comprimentos de onda mais curtos para VLBI — especialmente aqueles que cruzam a barreira para o regime submilimétrico — tem sido lento. Mas com essas novas detecções, tudo mudou.

" Estas detecções de sinal VLBI a 0,87 mm são inovadoras, pois abrem uma nova janela de observação para o estudo de buracos negros supermassivos ", afirma Thomas Krichbaum, coautor do estudo do Instituto Max Planck de Radioastronomia na Alemanha, uma instituição que opera o telescópio APEX juntamente com o ESO. Ele acrescenta: " No futuro, a combinação dos telescópios IRAM na Espanha (IRAM-30m) e França (NOEMA) com ALMA e APEX permitirá imagens de emissões ainda menores e mais fracas do que as possíveis até agora em dois comprimentos de onda, 1,3 mm e 0,87 mm, simultaneamente. "

Fonte: eso.org