Primeira imagem de buraco negro comprova (de novo) genialidade de Einstein

O primeiro 'monstro cósmico' a ser registrado foi detectado no centro da galáxia M87, a cerca de 50 milhões de anos-luz da Terra

Paloma Oliveto

postado em 10/04/2019 10:22

Um dos maiores mistérios do Universo teve o ;rosto; revelado por um grupo internacional de 200 astrônomos. Em uma série de artigos publicados na edição especial da revista Astrophysical Journal Letters, os cientistas mostram, pela primeira vez, imagens diretas de um buraco negro. Isso foi possível graças aos oito maiores radio-observatórios dos quatro continentes, que, juntos, trabalharam virtualmente como um telescópio do tamanho da Terra.

São quatro imagens de um buraco negro supermassivo no coração de Messier 87, uma galáxia dentro do aglomerado galático Virgo, a 55 milhões de anos-luz da Terra. Todas as fotos mostram uma região escura central, cercada por um anel de luz que parece desequilibrado ; mais brilhante de um lado que do outro.

Na teoria geral da relatividade, Albert Einstein previu a existência de buracos negros, na forma de regiões infinitamente densas e compactas no espaço, onde a gravidade é tão extrema que nada, nem mesmo a luz, pode escapar de dentro deles. Por definição, buracos negros são invisíveis. Mas se um objeto desses é cercado por um material que emite luz, como o plasma ; estado da matéria resultante do superaquecimento de gases, que produz partículas ionizadas ;, as equações de Einstein apostaram que parte desse material pode criar uma sombra, ou um esboço do buraco negro e de seus limites, o que também é conhecido por horizonte de eventos.

Baseados nas novas imagens do M87, os cientistas acreditam que estão vendo a sombra de um buraco negro pela primeira vez, na forma da região escura no centro de cada imagem. De acordo com a teoria da relatividade, o imenso campo gravitacional fará com que a luz se curve ao redor do buraco negro, formando um anel brilhante ao redor da silhueta, o que também fará com que o material próximo orbitar o objeto próximo da velocidade da luz. O anel brilhoso e irregular nas novas imagens confirmam esses efeitos.

A partir dessas imagens, teóricos e especialistas em modelos computacionais da equipe determinaram que o buraco negro é cerca de 6,5 bilhões de vezes mais massivo que o Sol. Pequenas diferenças entre cada uma das quatro imagens sugerem que o material está circulando ao redor do buraco negro à velocidade próxima da luz. ;O buraco negro é muito maior que a órbita de Netuno, e Netuno leva 200 anos para dar uma volta ao redor do Sol;, disse, em nota, Geoffrey Crew, pesquisador do Observatório Haystack, no MIT (EUA). ;Com o buraco negro M87 sendo tão massivo, um planeta iria contorná-lo dentro de uma semana, viajando perto da velocidade da luz;, completou. ;Essas imagens incríveis provam que Einstein estava certo novamente;, comentou Maria Zuber, vice-presidente de pesquisa do MIT.

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Os telescópios que contribuíram para esse feito foram o Alma, o Apex, o Iram, o James Clerk Maxwell, o Large Millimeter Alfonso Serrano, o Submillimeter Array, o Submillimeter e o South Pole. Petrabytes de dados obtidos pelos equipamentos foram combinados por supercomputadores especializados no Instituto Max Plank de Radioastronomia, na Alemanha, e no Observatório Haystack do MIT. O trabalho é resultado de décadas de trabalho teórico, técnico e operacional, que seria impossível sem a colaboração de pesquisadores do mundo todo, pertencentes a 13 instituições.

;O Alma é o maior telescópio de ondas milimétricas no mundo e foi crítico para a colaboração;, diz Sean Dougherty, diretor do observatório, localizado no deserto do Atacama, no Chile. ;Nós alcançamos algo que era presumidamente impossível há apenas uma geração. Novidades na tecnologia e a compleição de novos radiotelescópios ao longo da última década permitiram à nossa equipe montar esse novo instrumento, projetado para ver o invisível;, completa Sheperd S. Doelman, do Centro de Astrofísica de Havard e do Instituto Smithsonian, em Washington.

Em um dia comum, cada telescópio envolvido no trabalho opera independentemente, observando objetos astrofísicos que emitem ondas de rádio fracas. Porém, um buraco negro é infinitamente menor e mais escuro que qualquer outra fonte de rádio no céu. Para vê-lo claramente, os astrônomos precisaram usar comprimentos de ondas muito curtos ; nesse caso específico, 1,3mm ; que podem atravessar as nuvens do material que se encontra entre um buraco negro e a Terra.

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Fazer uma imagem de um buraco negro também requer uma ampliação, ou ;resolução angular;, equivalente a ler um texto em um telefone em Nova York de um café na calçada em Paris. A resolução angular de um telescópio aumenta com o tamanho do prato de recepção (a parte do instrumento em forma de parábola). No entanto, até mesmo os maiores radiotelescópios da Terra não são, nem de longe, grandes o suficiente para ver um buraco negro.

Mas quando múltiplos radiotelescópios, separados por distâncias muito grandes, são sincronizados e focalizados em uma única fonte no céu, eles podem operar como um só imenso receptor, uma técnica conhecida como interferometria de linha de base muito longa, ou VLBI. Juntos, os oito telescópios envolvidos no estudo tornaram-se um prato parabólico tão grande quanto a Terra, capaz de visualizar um objeto em até 20 microarcsegundos (3 milhões de vezes mais nítidos que a visão 20/20. Por uma feliz coincidência, essa é a precisão necessária para se enxergar um buraco negro, de acordo com as equações de Einstein.