Novas simulações feitas com supercomputadores revelaram que elétrons próximos ao horizonte de eventos do buraco negro da galáxia M87 podem atingir temperaturas muito mais elevadas do que se imaginava. A pesquisa, liderada por Andrew Chael, da Universidade de Princeton, foi publicada no periódico Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
O estudo vai além dos modelos tradicionais que tratam o plasma ao redor de buracos negros como um único fluido, e distingue os comportamentos de prótons e elétrons nesse ambiente extremo. Os resultados indicam que os elétrons podem ser até 100 vezes mais frios que os prótons, uma descoberta que pode mudar a forma como interpretamos imagens do buraco negro de M87 obtidas pelo Telescópio do Horizonte de Eventos (EHT).
“As simulações mostram que a temperatura dos elétrons é mais alta do que se esperava, o que cria uma tensão com as observações de baixa polarização feitas pelo EHT”, explicou Chael.
O buraco negro de M87 ganhou destaque em 2019, quando foi fotografado pela primeira vez, revelando sua silhueta brilhante em forma de anel. A imagem mostrava a radiação de elétrons quentes espiralando ao redor do buraco negro, emitindo luz síncrotron, um tipo de radiação altamente energética.
Chael utilizou os supercomputadores Stampede2 e Stampede3 do Texas Advanced Computing Center (TACC), com apoio do programa ACCESS da National Science Foundation, para realizar 11 simulações magnetohidrodinâmicas relativísticas gerais (GRMHD) que variavam o spin do buraco negro.
Os dados também mostraram que, apesar da silhueta do buraco negro permanecer constante, o ponto mais brilhante do anel muda com o tempo, refletindo as flutuações dinâmicas no fluxo de plasma ao redor do buraco negro. A expectativa dos cientistas é usar esses dados para produzir um filme que revele a evolução da imagem do buraco negro ao longo dos anos.
“Buracos negros são ambientes extremamente complexos”, disse Chael. “Mas as simulações de supercomputação nos permitem entender como forças como gravidade, magnetismo e plasma interagem em escalas tão extremas.”
Os novos dados ajudam a refinar os modelos de aquecimento de elétrons e podem guiar futuras observações com o EHT, além de alimentar o debate sobre os mecanismos por trás da emissão de radiação nos arredores de buracos negros supermassivos
Sobre a imagem: Simulações de supercomputadores estão ajudando cientistas a aprimorar sua compreensão sobre o ambiente além da “sombra” de um buraco negro, material logo além de seu horizonte de eventos. Créditos: Monthly Notices of the Royal Astronomical Society (2025). DOI: 10.1093/mnras/staf200
Link do estudo: https://academic.oup.com/mnras/article/537/3/2496/7998937?login=false
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