Contemple o abismo: a primeira imagem de um buraco negro foi revelada hoje
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Contemple o abismo: a primeira imagem de um buraco negro foi revelada hoje

Corajoso explorador abandone toda a esperança: os cientistas apresentaram a primeira imagem de um buraco negro.

A imagem mostra a sombra do buraco negro no centro da galáxia M87, uma enorme galáxia no aglomerado de galáxias de Virgem a 55 milhões de anos-luz de distância. Sua massa é 6,5 bilhões de vezes a do Sol. Foi necessária uma colaboração mundial de telescópios, o Event Horizon Telescope (EHT), para encontrá-lo. Os cientistas divulgaram seus resultados em uma conferência de imprensa hoje.

“Buracos negros são os objetos mais misteriosos do universo”, disse o astrônomo de Harvard e diretor da EHT, Shep Doeleman.

Os buracos negros serviram por muito tempo como um exercício teórico. Mas observações astronômicas nos últimos 60 anos têm demonstrado cada vez mais que existem objetos no Universo cujo campo gravitacional é tão intenso que distorce o espaço-tempo de tal forma que a luz não pode escapar além de um ponto sem retorno, chamado horizonte de eventos. Graças a uma colaboração do lado do mundo, é a imagem mais próxima já vista do próprio horizonte de eventos, evidência quase direta da existência do buraco negro.

Esta não é realmente uma “imagem” de um buraco negro, e a sombra não denota o horizonte de eventos do buraco negro. Em vez disso, você está vendo os efeitos da gravidade nas ondas de rádio emitidas pela matéria ao redor do buraco negro em uma região ligeiramente maior ao redor do horizonte de eventos do buraco negro. A gravidade distorce a forma do próprio espaço-tempo, desviando um pouco da luz da região e gerando uma misteriosa sombra circular.

Mas é uma observação inovadora e outra prova importante da teoria da gravidade que os físicos usam como guia para o universo, a teoria da relatividade geral de Albert Einstein.

Os cientistas do Event Horizon Telescope capturaram essa imagem graças ao princípio da interferometria de linha de base muito longa, ou VLBI. A resolução de um telescópio depende de duas propriedades principais: o diâmetro da região de coleta de luz e o comprimento de onda da luz. Você não pode alterar a segunda parte, e há uma espécie de limite máximo sensato para o tamanho de uma antena parabólica que você pode construir. Em vez disso, os cientistas combinam dados de vários pares de telescópios, chamados linhas de base. Oito telescópios foram envolvidos na criação desta imagem, do Polo Sul ao Chile, da Espanha aos Estados Unidos.

O telescópio projetou para a imagem tanto o buraco negro no centro de nossa própria galáxia quanto o de M87. Os resultados de hoje apresentam os do M87 – um objeto incrivelmente interessante para estudar por si só, pois é o centro de um núcleo galáctico ativo, um que jorra jatos, e aquele que é o tamanho de todo o nosso sistema solar, explicou Sera Markoff, astrofísico da Universidade de Amsterdã. Agora sabemos que um buraco negro, e não algum outro objeto compacto, é responsável pela geração desses jatos, explicou Avery Broderick, da Faculdade Associada do Perimeter Institute e físico da Universidade de Waterloo, durante a coletiva de imprensa.

“A ficção científica se torna um fato científico”, disse Broderick.

Mas é importante notar que a interferometria ainda requer algum trabalho das pessoas para criar a imagem. Nós capturamos apenas alguns dos dados; Os cientistas da EHT explicam que é como tocar uma música com apenas algumas das notas. Com alguns programas especiais de processamento de dados, eles podem descobrir o que estavam vendo com base nos dados que receberam.

Os buracos negros como teoria são uma consequência da tentativa de resolver as equações da teoria da relatividade geral de Albert Einstein para um sistema esférico e não rotativo. No entanto, foi o trabalho do físico David Ritz Finkelstein, em 1958, que determinou como seriam os buracos negros no espaço: pontos sem retorno para a luz. Nós já tínhamos muitas evidências indiretas da existência dos buracos negros – vimos ondas gravitacionais, preditas perfeitamente pela massa transformada em energia após a colisão completamente inconcebível entre um par de buracos negros, cada um dúzia de vezes a massa do Sol. Nós vimos jatos de partículas espalhados pelos centros galácticosque são muito mais energéticos do que aqueles que vêm de colisões em nosso experimento de física de energia mais alta, o Grande Colisor de Hádrons. Tecnicamente, os dados do EHT também são evidências indiretas, mas é o mais próximo das evidências diretas que tivemos até agora.

É uma conquista incrível. “O horizonte de eventos em buracos negros representa os limites de nosso conhecimento”, disse o físico do Yale, Priyamvada Natarajan, ao Gizmodo.

O anúncio aconteceu durante evento transmitido ao vivo organizado pelo projeto EHT (Event Horizon Telescope), pela Fundação Nacional de Ciências (NSF) e pelo European Southern Observatory (ESO).

O projeto EHT conecta radiotelescópios ao redor do mundo para criar um telescópio virtual gigantesco, do tamanho da Terra, a fim de gerar potência suficiente e assim permitir a visualização da área ao redor de um buraco negro — o horizonte de eventos. O projeto vinha observando dois buracos negros supermassivos com grandes horizontes de eventos — o Sagittarius A (no centro da Via Láctea) e o buraco negro no centro da galáxia M87 (este que acaba de ser fotografado).

A imagem, bem como suas análises, foi publicada em uma série de seis artigos em uma edição especial do The Astrophysical Journal Letters. Na foto, vemos o buraco negro que fica no centro da M87, a 55 milhões de anos-luz da Terra e com uma massa de 6,5 bilhões de vezes a massa do Sol. “Esse é um extraordinário feito científico realizado por uma equipe de mais de 200 pesquisadores”, comemora Sheperd S. Doeleman, diretor do EHT.

Buraco negro que fica no centro da galáxia M87. A imagem mostra um anel brilhante formado à medida em que a luz se dobra na gravidade intensa ao redor do buraco negro (Foto: EHT)

Apesar de terem massas enormes, buracos negros têm tamanhos extremamente compactos e sua presença afeta o ambiente ao seu redor de maneiras extremas, distorcendo o espaço-tempo e superaquecendo qualquer material que se encontre ao seu redor.

“Se imersos em uma região brilhante, como um disco de gás incandescente, esperamos que um buraco negro crie uma região escura semelhante a uma sombra — algo previsto pela Relatividade Geral de Einstein e que nunca vimos antes. Esta sombra, causada pela curvatura gravitacional e captura de luz pelo horizonte de eventos, revela muito sobre a natureza desses objetivos fascinantes, e nos permitiu medir a enorme massa do buraco negro da M87”, explicou Doeleman.

A sombra de um buraco negro é o mais próximo que pode ser fotografado do próprio buraco negro, objeto massivo o suficiente a ponto de sua força gravitacional impedir a saída até mesmo da luz. O horizonte de eventos do objeto em questão é cerca de 2,5 vezes menor do que a sombra que ele projeta, medindo pouco menos de 40 bilhões de km de diâmetro. Ainda, quanto maior o buraco negro, maior sua sombra, e graças à enorme massa e proximidade relativa do buraco negro da galáxia M87, a equipe do EHT usou-o como o alvo perfeito para o projeto.

As observações do EHT usaram a técnica chamada VLBI, que sincroniza as instalações do telescópio ao redor do mundo e explora a rotação do nosso planeta para formar o gigante telescópio virtual. A técnica, por sinal, permite que o EHT obtenha uma resolução angular de 20 microssegundos de arco, algo suficiente para ler um jornal em Nova Iorque a partir de uma calçada em Paris.

O anúncio histórico de hoje é resultado de décadas de trabalho observacional, técnico e teórico, contando com colaborações de cientistas de todo o mundo que fazem parte de 13 instituições parceiras. “Conseguimos algo que se presumia impossível apenas há uma geração. Avanços na tecnologia, conexões entre os melhores radiotelescópios do mundo e algoritmos inovadores se uniram para abrir uma janela totalmente nova sobre os buracos negros e seus horizontes de eventos”, declarou Doeleman.

Estrutura de um buraco negro

(Imagem: ESO, ESA/Hubble, M. Kornmesser/N. Bartmann)

Quando falamos em “buracos negros”, automaticamente a maioria das pessoas pensa na singularidade, que é a parte mais densa, o “buraco” do buraco negro. Ao seu redor está o horizonte de eventos, região onde a gravidade é tão intensa que nada dali escapa, nem mesmo a luz, e por isso é apelidado de “o ponto de onde não há mais retorno”. Depois, há a esfera de fótons, os jatos relativísticos, a órbita estável interna e o disco de acreção.

Os buracos negros mais comuns surgem quando uma estrela entra em colapso com o fim de seu combustível, implodindo sobre si mesma. Esses, contudo, são pequenos demais para qualquer observação direta, mesmo com o trabalho sem precedentes do EHT. Então, este foi o motivo pelo qual a equipe usou como alvos apenas buracos negros supermassivos, que são muito maiores (e, portanto, geram mais sombra) e normalmente habitam o coração de galáxias — como é o caso do buraco negro agora fotografado na M87, e também do Sagittarius A, que fica no centro da Via Láctea.

Fonte: EHT

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