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
Inês Fragata, Margarida Matos, Sara Magalhães e Cristina Máguas.

CIÊNCIAS inaugura hoje oficialmente a infraestrutura laboratorial de investigação - Unidade de Evolução Experimental.

Imagem alusiva ao Deep Tech Talent Initiative (DTTI), um programa do European Institute of Innovation and Technology (EIT)

O Mestrado em Bioestatística de CIÊNCIAS foi acreditado pela Deep Tech Talent Initiative (DTTI), um programa do European Institute of Innovation and Technology (EIT).

Dois professores de CIÊNCIAS eleitos sócios da Academia das Ciências de Lisboa

Pedro Miguel Duarte e Luís Eduardo Neves Gouveia, professores de CIÊNCIAS, foram eleitos sócios da Academia das Ciências de Lisboa.

O Centro de Congressos da Alfândega do Porto é o palco da edição de 2024 do Encontro Ciência.

Luís Carriço (Diretor de CIÊNCIAS) e Carlos Martins (Presidente da EPAL) junto a um dos novos bebedouros.

A Faculdade de Ciências da Universidade de Lisboa aderiu ao desafio da EPAL - Empresa Portuguesa das Águas Livres de consumir Água da Torneira nas suas áreas comuns, representando mais um compromisso com o Ambiente e com

 Rodrigo Freitas, Francisco Graça e Diogo Ávila no Pódio dos 3000 metros obstáculos no Campeonato Nacional Universitário de Pista ao Ar Livre

Rodrigo Freitas, estudante de CIÊNCIAS, sagrou-se bicampeão no Campeonato Nacional Universitário (CNU) de Atletismo Pista Ar Livre.

Desde ontem que CIÊNCIAS dispõe de um novo espaço: o Lounge C7!

Carolina Margarido, Catarina Lima e Raquel Costa seguram o prémio de primeiro lugar na segunda fase do Future Innovators Program da Unicorn Factory Lisboa

Carolina Margarido, Catarina Lima e Raquel Costa venceram a segunda fase do Future Innovators Program da Unicorn Factory Lisboa

A cientista Ana Russo, investigadora do Instituto Dom Luiz (IDL), visitou duas escolas básicas do concelho de Sintra no dia 23 de abril para rea

Branca Edmée Marques, cientista alumna de CIÊNCIAS

Branca Edmée Marques, alumna de CIÊNCIAS, será homenageada no dia 20 de junho pelos Museus da Universidade de Lisboa

Vanessa Fonseca, Catarina Frazão Santos, Rita Cardoso, Cláudio Gomes, Ana Duarte Rodrigues e Paulo J. Costa posam com os prémios para uma foto numas escadas

A faculdade conseguiu obter o segundo lugar entre as Escolas da Universidade de Lisboa mais galardoadas.

Margarida Fortes, docente do Departamento de Biologia Vegetal de CIÊNCIAS dá uma aula em frente a um quadro com uma projeção imagética

Margarida Fortes, professora de CIÊNCIAS, visitou a Escola Secundária de Carcavelos para dar uma aula acerca da edição genética.

Um grupo de membros de Instituições do Ensino Superior, onde se inclui CIÊNCIAS, está reunido em frente a um jardim, em visita à Siemens

 A iniciativa teve como objetivo aproximar a academia do tecido empresarial.

Nuno Gonçalves alcança o segundo lugar na competição 3MT ULisboa.

Nuno Gonçalves foi distinguido com o segundo lugar, na final da competição ‘Três Minutos de Tese – 3MT ULisboa’, que se realizou esta quint

Inês Ventura

Inês Ventura, a desenvolver o seu doutoramento no Centro de Ciências do Mar e do Ambiente (MARE) e no Instituto de Biossistemas e Ciências Integrativas (

Universidade de Lisboa

A Universidade de Lisboa alcança a 260ª posição no QS World University Rankings (SUR) 2025, tornando-se na universidade portuguesa mais bem classificada neste ranking.

Signatários do acordo

Dia 5 de junho foi assinado o acordo para a construção do espectrógrafo ANDES (ArmazoNes high Dispersion Echelle Spectrograph – Espectrógrafo Echelle de alta dispersão do Armazones), entre o Observatório Europeu do Sul (

 Luís Carriço, Diretor de CIÊNCIAS, e David Gonçalves, Dean do Instituto da Ciência e do Ambiente da Universidade de São José (USJ) assinam acordo sentados a uma mesa

CIÊNCIAS assinou no dia 5 de junho um acordo de cooperação com o Instituto da Ciência e do Ambiente da Universidade de São José (USJ)

Equipa do projeto 'Ciências em Harmonia'

Esta terça-feira, 28 de maio, o projeto ‘Ciências em Harmonia’ assinalou o seu primeiro ano de atividades: um marco comemorado com um convívio informal com a comunidade, que

António Branco

António Branco, docente do Departamento de Informática de CIÊNCIAS, foi um dos oradores convidados da conferência que

CIÊNCIAS presente no filme ‘O melhor dos mundos’

Sabemos que no futuro um sismo de magnitude significativa voltará a atingir Lisboa. Não sabemos é quando. E se o pudéssemos prever? E se existisse uma probabilidade forte de ser já em 2027? É este o cenário de ‘O melhor dos mundos’, que estreia nas salas de cinema a 10 de outubro. O filme, realizado por Rita Nunes, contou com a participação de membros de CIÊNCIAS.

Páginas