Medição espacial do turbilhão de massa num buraco negro com centenas de milhões de massas solares

“2018 foi o ano mirabilis

Instrumento GRAVITY e câmara de infravermelho desenvolvidas por cientistas do CENTRA, Ciências ULisboa e FEUP

Ilustração de um buraco negro ativo no centro de uma galáxia

Ilustração de um buraco negro ativo no centro de uma galáxia

ESO/L. Calçada

Curiosidades

O que é o efeito Doppler?

É um efeito em que a cor dos objetos muda de acordo com a sua velocidade. Este efeito é utilizado para medir a velocidade dos automóveis.

Sabia que um buraco negro é uma concentração de massa muito grande numa escala espacial comparavelmente pequena? A luz não consegue escapar do interior do buraco negro, no entanto, na vizinhança da sua superfície e na presença de matéria, têm lugar fenómenos muito energéticos que emitem luz.

Cientistas portugueses estiveram envolvidos na primeira medição espacial do redemoinho de massa que orbita um buraco negro de centenas de milhões de massas solares. Os resultados desta investigação realizada por uma equipa internacional são divulgados pela revista Nature, no artigo "Spatially resolved rotation of the broad-line region of a quasar at sub-parsec scale".

Nesta investigação foi utilizado o instrumento GRAVITY, que combina a luz dos quatro telescópios gigantes de 8 m de diâmetro do Observatório Europeu do Sul, usando uma técnica denominada de interferometria.

António Amorim, coautor do artigo, professor do Departamento de Física de Ciências ULisboa e investigador no CENTRA, refere que “utilizando o instrumento GRAVITY, do qual o nosso grupo construiu a câmara de infravermelho, observámos variações da velocidade dentro de um ‘quasar’ (3c 273), que é um buraco negro com massas de centenas de milhões de vezes a massa do Sol e com uma luminosidade milhares de vezes superior à de toda uma galáxia como a nossa via Láctea. Este quasar encontra-se a uma distância de 2400 milhões de anos luz.”

Paulo Garcia, coautor do artigo, professor na Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto e investigador do CENTRA, explica que “até agora esta região era localizada apenas através de ecos temporais. Explosões na vizinhança do buraco negro propagavam-se nas riscas, mudando-as ao longo do tempo. Estudando com minúcia o eco temporal na risca e combinando-o com a velocidade da luz, obtinha-se informação sobre a região onde se encontrava o hidrogénio”.


O instrumento GRAVITY e a câmara de infravermelho desenvolvidas pelo CENTRA, um trabalho realizado por cientistas de Ciências ULisboa e da FEUP
Fonte MPE/GRAVITY team

“Em geral, as galáxias massivas albergam, no seu centro, um buraco negro supermassivo. Diz-se que uma galáxia é ativa quando o buraco negro supermassivo no seu centro devora material circundante, permitindo detetar a atividade através da radiação emitida que lhe é característica. Os quasares são as galáxias ativas mais brilhantes, e dos objetos mais brilhantes do Universo. Se estudarmos estes objetos com uma precisão superior a mil vezes mais do que aquela com que distinguimos as sete cores do arco-íris, observamos riscas de emissão de átomos de hidrogénio. Detetam-se, por efeito Doppler, velocidades de milhões de km/h no hidrogénio, compatível com um turbilhão de matéria em torno do buraco negro.”
Mercedes Filho, investigadora do CENTRA e da FEUP


Movimento das nuvens de gás detetados pelo GRAVITY. A cor indica o desvio Doppler os pontos à esquerda/abaixo da linha são em geral avermelhados (movem-se para dentro da folha). Os pontos à direita/acima da linha são em geral azulados (movem-se para fora da folha)
Fonte CENTRA

Para Eckhard Sturm, investigador do Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics (MPE),  “o GRAVITY permitiu medir espacialmente esta região pela primeira vez e observar o movimento das nuvens de gás em torno do buraco negro. As nuvens movem-se num turbilhão em torno do buraco negro central”.

Para se ter uma ideia da impressionante precisão espacial do GRAVITY, imagine que estas nuvens de gás são pequenos LED movendo-se em torno de um eixo na Lua. Estas nuvens movem-se numa região com a forma de um donut, com um raio correspondente de cerca de 10 cm, sendo cada LED posicionado com a precisão de cerca de 6 mm.


Esquema do donut que explica o movimento das nuvens de gás. Este donut roda em torno do eixo. A bola negra ilustra o buraco negro
Fonte GRAVITY collaboration, 2018

A nova técnica permitiu obter informação sobre a massa do buraco negro central e a escala espacial da distribuição do gás. Para Jason Dexter, investigador do MPE, “este método confirma estimativas de cerca de 300 milhões de massas solares para a massa do buraco negro.”

Atualmente, Paulo Garcia está em licença sabática nos telescópios do Chile onde estas descobertas foram feitas. “2018 foi o ano mirabilis do instrumento GRAVITY. Depois de uma década de trabalho a construí-lo, obtivemos resultados excecionais. Em julho detetamos o redshift gravitacional numa estrela que orbita o buraco negro no centro da nossa galáxia. Em outubro detetaram-se ‘relâmpagos’ na vizinhança do buraco negro da nossa galáxia e agora temos este resultado para o quasar 3C273”, conclui.

“Os buracos negros são objetos intrigantes que nos permitem estudar a Física em condições extremas. Com o GRAVITY podemos estudar buracos negros na nossa Galáxia e fora dela.”
Reinhard Genzel, investigador do MPE

Artist's impression of the whirlpool around a gigantic black hole

Fonte L. Calçada/ESO

 

 

CENTRA, com ACI Ciências ULisboa e UIC FEUP
info.ciencias@ciencias.ulisboa.pt
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Um grupo de investigadores do Grupo de Fala e Linguagem Natural (NLX) do Departamento de Informática de Ciências ULisboa visitou, em julho passado, o Laboratório de Inteligência Artificial da Lenovo, no âmbito de um projeto de intercâmbio científico, coordenado por António Branco, professor do DI e coordenador do NLX.

Siluro marcado na albufeira da Barragem de Belver por investigadores do projeto FRISK

FRISK visa descobrir as rotas predominantes de chegada dos novos peixes não indígenas através da utilização integrada de ferramentas moleculares, modelação espacial, seguimento dos movimentos dos peixes e ciência cidadã. Leia a crónica de Filipe Ribeiro, investigador principal do projeto e do polo de Ciências ULisboa do MARE.

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A maior conferência Android do mundo, com 11 anos de existência e presente em mais de 25 cidades por todo o mundo, - Droidcon Lisboa 2019 - realiza-se pela primeira vez em Portugal nos dias 9 e 10 de setembro, no campus de Ciências ULisboa.

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“O meu estágio foi muito desafiante”, conta Marissa Verhoeven, estudante de Biologia Aplicada na Holanda, após a experiência no projeto de permacultura experimental da HortaFCUL. Na crónica sobre esta experiência partilha os resultados da sua investigação sobre a produção e o uso do vermicomposto, bem como um livro infantil sobre a importância das abelhas.

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Paula Simões ora leciona e orienta alunos, o que geralmente ocupa grande parte das suas manhãs ou tardes, ora ocupa o restante tempo com outras atividades como é exemplo o projeto “Cigarras de Portugal – Insetos Cantores”, no âmbito do qual os cidadãos são desafiados a estarem atentos aos sons das cigarras!

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O professor de Ciências ULisboa Tiago Guerreiro é um dos novos editores chefes da Association for Computing Machinery (ACM) Transactions on Accessible Computing (TACCESS).

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Grupo de investigadores e responsáveis de instituições de investigação escreveram uma carta aberta de protesto sobre decisão do Tribunal de Justiça Europeu sobre genoma.

Prémio Doutoramento em Ecologia

Francisco Pina Martins, Adrià López-Baucells e Inês Gomes Teixeira são os vencedores do Prémio de Doutoramento em Ecologia 2019. Os trabalhos galardoados serão apresentados durante o 18.º Encontro Nacional de Ecologia, que se realiza em simultâneo com o 15.º Congresso Europeu de Ecologia, entre 29 de julho e 2 de agosto em Ciências ULisboa.

Complexidade da diversidade

"É um erro pensarmos que uma boa equipa de I&DE só deve ser construída com os mais espertos: de facto, é o coletivo, constituído com pessoas que trazem uma gama variável de perspetivas (pontos de vista) para um problema, que obtém os melhores resultados", in no Campus com Helder Coelho.

Chegada à Lua

O Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço e o Museu da Presidência da República celebram os 50 anos da chegada à Lua.

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Professores de todo o país vão estar reunidos no maior evento de formação acreditada na área do ensino das ciências realizado em Portugal. O VI Encontro Internacional da Casa das Ciências acontece entre os dias 10 e 12 de julho, no campus de Ciências ULisboa.

Logotipo

Tal como sucedeu em edições anteriores, vários professores e investigadores de Ciências ULisboa participam no Ciência 2019 - Encontro com a Ciência e Tecnologia em Portugal, que decorre em Lisboa até 10 de julho.

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Ciências ULisboa

As classificações excelente e muito bom destacaram-se na avaliação feita aos centros de investigação afetos a Ciências ULisboa. Para os próximos quatro anos, Ciências ULisboa pretende continuar a sua aposta na investigação de excelência, agora com um pouco mais de fundos (um acréscimo de mais de quatro milhões de euros).

Falecimento

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Laboratórío em Ciências ULisboa

Leonor Côrte-Real, investigadora do polo de Ciências ULisboa CQE, irá representar Portugal no 6th Young Medicinal Chemist Symposium. A jovem doutorada em Química, especialidade em Química Inorgânica por Ciências ULisboa, foi escolhida pela SPQ para representar Portugal neste simpósio e irá apresentar o trabalho desenvolvido durante a sua tese.

Alunos durante um exercício do FCUL Rally Pro

O evento de Ciências ULisboa que convida os estudantes do ensino secundário a programar já vai na 7.ª edição.

Um estudo publicado na revista "Nature" revela novas evidências sobre a ocupação humana da Sibéria desde há 31 mil anos. Vítor Sousa, do Centro de Ecologia, Evolução e Alterações Ambientais – cE3c em Ciências ULisboa, é um dos 54 cientistas envolvidos na investigação.

Maria João Verdasca

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Síndrome do impostor

Uma das formas mais eficazes de lidar com o síndrome do impostor é mesmo falar sobre ele, partilhando entre colegas ou amigos com quem sinta um espaço seguro, os desafios que vai sentindo profissionalmente e perceber que não está sozinho naquilo que sente. Estima-se que 70% das pessoas sofrem deste fenómeno psicológico.

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"Todo e qualquer avanço do saber produz uma nova e profunda ignorância, mais mistérios, o que não é surpreendente, pois o progresso, com os avanços sistemáticos, tende para o desconhecido", in no Campus com Helder Coelho.

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Vanézia Rocha iniciou em setembro de 2018 o mestrado em Biologia dos Recursos Vegetais. Recentemente a jovem cabo-verdiana foi nomeada ao GBIF Young Researchers Award 2019, pelo Conselho Científico das Ciências Naturais e do Ambiente da FCT. Os vencedores serão anunciados antes da 26ª Assembleia Geral do GBIF, que decorrerá na Holanda em outubro de 2019.

Exposição E3

A exposição E3 acompanha os astrónomos britânicos A.S. Eddington, C.R. Davidson e A.C.C. Cromelin e o especialista em relojoaria E.T. Cottingham na sua longa viagem e observações. A 29 de maio de 2019 celebra-se o centenário do eclipse solar total de 1919, observado na ilha do Príncipe e na cidade do Sobral,no Brasil.

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