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| Esta imagem do MeerKAT mostra a emissão complexa da superbolha do centro galáctico, que é atravessada por muitos filamentos de rádio paralelos. O ponto brilhante perto do centro desta região é o buraco negro Sagitário A*. (Crédito da imagem: Ian Heywood/SARAO) |
Uma nova imagem de telescópio, sem precedentes, do complexo coração de nossa galáxia, está dando aos pesquisadores uma melhor visão de centenas de filamentos magnéticos estranhos, jamais vistos em outro lugar.
Para construir a imagem, os astrônomos usaram 200 horas no telescópio MeerKAT do Observatório de Radioastronomia da África do Sul (SARAO). Composto por 64 antenas espalhadas por um diâmetro de 8 quilômetros, o MeerKAT é o radiotelescópio mais sensível do mundo.
As ondas de rádio penetram na poeira intermediária que obscurece a visão dessa região em outros comprimentos de onda. Os cientistas combinaram 20 observações de rádio separadas, cobrindo uma área do céu com cerca de 30 vezes a área da lua cheia, em um mosaico de 100 megapixels de clareza e profundidade sem precedentes, revelando o centro da Via Láctea , localizada a cerca de 25.000 anos-luz da Terra.
O novo mosaico captura detalhes de rádio de uma variedade de fenômenos cósmicos, como novos remanescentes de supernova – as conchas em expansão de materiais deixados para trás quando estrelas massivas terminam suas vidas de forma explosiva – incluindo um exemplo raro e quase perfeitamente esférico na borda do mosaico.
A imagem também inclui berçários estelares, estrelas em explosão e a região caótica ao redor do buraco negro supermassivo que se esconde no núcleo da Via Láctea, chamado Sagitário A*, que tem cerca de 4 milhões de vezes a massa do Sol. Inúmeras fontes compactas de ondas de rádio também são visíveis, muitas das quais podem ser buracos negros supermassivos nos centros de galáxias muito além da nossa.
O novo mosaico também revelou quase 1.000 filamentos misteriosos que se estendem por até 150 anos-luz de comprimento e possuem fortes campos magnéticos. Esses filamentos são encontrados em pares e aglomerados, muitas vezes empilhados igualmente espaçados, lado a lado, como cordas em uma harpa.
Esses filamentos magnéticos desafiaram uma explicação conclusiva para suas origens desde que o astrofísico Farhad Yusef-Zadeh, da Northwestern University, em Evanston, Illinois, os descobriu pela primeira vez há mais de 35 anos. Agora, a nova imagem revelou 10 vezes mais filamentos do que se sabia anteriormente, o que pode ajudar a produzir dados suficientes para ajudar Yusef-Zadeh e seus colegas a finalmente desvendar esse quebra-cabeça de longa data.
"Estudamos filamentos individuais há muito tempo com uma visão míope", disse Yusef-Zadeh, principal autor de um novo estudo sobre os filamentos, no mesmo comunicado. "Agora, finalmente vemos o quadro geral - uma visão panorâmica repleta de uma abundância de filamentos. Apenas examinar alguns filamentos torna difícil tirar qualquer conclusão real sobre o que são e de onde vieram. Este é um divisor de águas para promover nossa compreensão dessas estruturas".
Essas novas descobertas confirmam que todos esses fios possuem um campo magnético "muito maior do que normalmente esperamos", disse Yusuf-Zadeh. Agora "precisamos de um modelo teórico para explicar como o campo magnético é amplificado para valores tão altos".
Anteriormente, Yusef-Zadeh e seus colegas descobriram que as emissões de rádio desses filamentos cósmicos vinham de partículas de raios cósmicos de alta energia que colidiam com os campos magnéticos dos filamentos. Esses encontros forçaram as partículas a girar perto da velocidade da luz, gerando ondas de rádio.
"É uma pergunta de um milhão de dólares de onde exatamente vieram os raios cósmicos", disse Yusuf-Zadeh.
Muito mais permanece desconhecido sobre esses filamentos, como eles se movem ou mudam ao longo do tempo. Ainda assim, as novas descobertas revelam que os comprimentos de onda da luz que os filamentos emitem variam muito mais do que o observado nos remanescentes de supernovas, sugerindo que eles têm origens diferentes. Em vez disso, eles podem ter ligações com a atividade passada do buraco negro supermassivo central da Via Láctea, ou um par de bolhas de rádio gigantes que Yusef-Zadeh e seus colaboradores descobriram em 2019, evidência de uma explosão no coração de nossa galáxia vários milhões de anos atrás, disseram os pesquisadores.
"Esta é a primeira vez que conseguimos estudar as características estatísticas dos filamentos", disse Yusef-Zadeh no comunicado. "Ao estudar as estatísticas, podemos aprender mais sobre as propriedades dessas fontes incomuns".
"Se você fosse de outro planeta, por exemplo, e encontrasse uma pessoa muito alta na Terra, você poderia supor que todas as pessoas são altas", acrescentou. "Mas se você fizer estatísticas em uma população de pessoas, você pode encontrar a altura média. Isso é exatamente o que estamos fazendo. Podemos encontrar a força dos campos magnéticos, seus comprimentos, suas orientações e o espectro de radiação".
Entre os mistérios restantes em torno dos filamentos está como eles aparecem estruturados. Os filamentos dentro dos aglomerados são separados uns dos outros a distâncias perfeitamente iguais – aproximadamente a distância da Terra ao Sol.
Curiosamente, "a atividade solar produz laços de filamentos muito próximos uns dos outros ou separados uns dos outros", disse Yusef-Zadeh. "Mas a origem dos loops solares é completamente diferente... estamos falando de escalas muito maiores no centro galáctico".
Em suma, quando se trata dos filamentos magnéticos no núcleo galáctico, "ainda não sabemos por que eles vêm em aglomerados ou entendemos como eles se separam, e não sabemos como esses espaçamentos regulares acontecem", Yusef-Zadeh disse em um comunicado. "Toda vez que respondemos a uma pergunta, várias outras perguntas surgem".
Os pesquisadores estão atualmente identificando e catalogando cada filamento, observando detalhes como seu ângulo, curva, campo magnético, espectro e intensidade. Compreender essas propriedades pode dar à comunidade astrofísica mais pistas sobre a natureza indescritível dos filamentos.
"Certamente estamos um passo mais perto de um entendimento mais completo", disse Yusef-Zadeh em comunicado. "Mas a ciência é uma série de progressos em diferentes níveis. Esperamos chegar ao fundo disso, mas são necessárias mais observações e análises teóricas. Uma compreensão completa de objetos complexos leva tempo".
Os cientistas detalharam sua imagem do centro da Via Láctea em um estudo aceito para publicação no The Astrophysical Journal.
Eles detalharam suas descobertas sobre os filamentos em um estudo aceito para publicação no The Astrophysical Journal Letters.
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