Estudando a base do jato do buraco negro supermassivo da galáxia Messier 87
3 de fevereiro de 2026
Uma imagem, pelo Telescópio Espacial Hubble, da galáxia elíptica gigante M87 com o seu jato tipo maçarico. A parte visível deste jato gigante de partículas estende-se por cerca de 3000 anos-luz.
Crédito:
NASA, ESA, A. Lessing (Universidade de Stanford), E. Baltz (Universidade de Stanford), M. Shara (AMNH), J. DePasquale (STScI)
Algumas galáxias expelem poderosos fluxos de partículas carregadas - jatos - dos seus centros para o espaço. O jato proeminente de Messier 87 (M87), na direção da constelação de Virgem, tem aproximadamente 3000 anos-luz e pode ser observado em todo o espetro eletromagnético. É alimentado pelo motor central, o buraco negro supermassivo no coração da galáxia, com uma massa cerca de seis mil milhões de vezes superior à do nosso Sol. A localização exata em torno do buraco negro, onde os jatos têm origem, é ainda desconhecida. Utilizando observações do EHT (Event Horizon Telescope) de 2021, uma equipa de investigação internacional liderada por Saurabh (Instituto Max Planck de Radioastronomia), Hendrik Müller (NRAO, National Radio Astronomy Observatory) e Sebastiano von Fellenberg (anteriormente do Instituto Max Planck, atualmente no CITA, Canadian Institute for Theoretical Astrophysics) encontrou os primeiros indícios da base do jato em M87. Os resultados foram publicados na edição de fevereiro da revista Astronomy & Astrophysics.
Observação a diferentes escalas
M87*, o buraco negro supermassivo no centro da galáxia M87, fica a cerca de 55 milhões de anos-luz de distância da Terra. Em 2019, as primeiras imagens da sua sombra e do anel brilhante de gás quente que o rodeia fizeram manchete em todo o mundo. Para resolver estas estruturas, os radiotelescópios de todo o mundo têm de ser combinados num único telescópio virtual como o EHT. Esta técnica é designada por VLBI (Very Long Baseline Interferometry). As imagens produzidas desta forma são sensíveis a emissões em diferentes escalas, dependendo das distâncias entre os telescópios (linhas de base): com linhas de base longas, de vários milhares de quilómetros, podem ser representadas as estruturas mais pequenas - como o anel luminoso à volta de M87*. Linhas de base curtas de algumas centenas de metros, por outro lado, revelam emissões que emanam de escalas espaciais muito maiores em M87 (o jato estendido), mas são cegas a detalhes perto do buraco negro. As linhas de base intermédias de algumas centenas a alguns milhares de quilómetros são o elo importante. Podem ser usadas para estabelecer uma ligação entre o material à volta do buraco negro e o jato. Foram precisamente estas linhas de base intermédias que permitiram à equipa de investigação determinar a posição provável da base do jato. "Este estudo representa um primeiro passo para ligar ideias teóricas sobre o lançamento do jato com observações diretas. Identificar onde o jato pode ter origem e como se liga à sombra do buraco negro, acrescenta uma peça chave ao puzzle e aponta para uma melhor compreensão do funcionamento do motor central", explica Saurabh.
A diferença decisiva
A 230 GHz (em baixo), os dados do EHT revelam a estrutura fina do anel que rodeia o buraco negro supermassivo M87*, embora o jato permaneça demasiado ténue para ser fotografado a estas frequências mais elevadas. O anel, por si só, não pode explicar a emissão total medida em escalas espaciais maiores. Uma característica compacta fornece a melhor explicação para esta emissão adicional. É espacialmente consistente com o componente sul do jato visto a 86 GHz (canto superior direito) em observações de 2018 com o GMVA (Global mm-VLBI Array ).
Crédito: em baixo - Saurabh et al, 2026; em cima, à direita - Lu, R.-S. et al, 2023
Os investigadores encontram pistas acerca da base do jato comparando a intensidade de rádio medida em diferentes escalas espaciais: em linhas de base curtas e intermédias, a intensidade medida é maior do que em linhas de base longas. Isto indica que o que é observado em linhas de base longas - o anel luminoso de gás quente à volta do buraco negro - não é o único responsável pela emissão de rádio detetada. Em vez disso, os dados atuais mostram que parte da emissão em falta é captada em linhas de base intermédias. Uma possibilidade é o jato, que ainda não foi observado a uma frequência de rádio de 230 gigahertz (GHz) com o EHT.
As observações do EHT de 2017 e 2018 não tinham as linhas de base intermédias para o detetar. No entanto, com os dados recentemente publicados, a equipa de Saurabh conseguiu mostrar, com numerosos cálculos de modelos, que parte da emissão em falta pode ser mais bem explicada por uma região compacta adicional. Da nossa perspetiva, esta região encontra-se a cerca de 0,09 anos-luz de M87* e está associada à base do jato. A posição da região parece coincidir com o braço sul de um jato de rádio descoberto a uma frequência diferente (86 GHz) em 2018. "Temos observado a parte interior do jato de M87 com experiências globais de VLBI durante muitos anos, com uma resolução cada vez maior, e finalmente conseguimos resolver a sombra do buraco negro em 2019. É espantoso ver que estamos gradualmente a avançar no sentido de combinar estas observações inovadoras em múltiplas frequências e completar a imagem da região de lançamento do jato", diz Hendrik Müller.
O que é que se segue?
O estudo atual mostra que estas estruturas interessantes em torno de M87* se tornam visíveis a frequências de rádio de 230 GHz com linhas de base intermédias. No entanto, serão necessárias mais observações com o EHT para restringir ainda mais a morfologia do jato. Estas observações permitirão não só deduzir estruturas como a base do jato, mas também fazer imagens das mesmas. Isto abre novas possibilidades para sondar o ambiente direto dos buracos negros supermassivos e para testar as teorias da física dos buracos negros. "Os novos dados observados - que estão agora a ser correlacionados e calibrados com o apoio do Instituto Max Planck de Radioastronomia - contarão em breve com dados do LMT (Large Milimeter Telescope) no México. Isto permitirá ter uma visão ainda mais nítida da região de lançamento do jato", afirma Sebastiano von Fellenberg.
Locais selecionados da campanha de observação EHT de 2021, destacando estações adicionais: o Telescópio Kitt Peak de 12 m, EUA e o NOEMA (NOrthern Extended Millimeter Array), França. Isto introduz duas linhas de base críticas de comprimento intermédio ao SMT (Submiliter Telescope), EUA, e ao IRAM 30-m, Espanha, proporcionando sensibilidade às estruturas de emissão perto da base do jato.
Crédito:
Saurabh/Instituto Max Planck de Radioastronomia
