Astrônomos podem finalmente ter a primeira foto de um buraco negro

Depois de cinco noites de observações, os astrônomos podem finalmente ter capturado a primeira imagem de um buraco negro. Mais precisamente, o retrato esperado é de uma misteriosa região que envolve o buraco negro, chamada de horizonte de eventos – o limite para além do qual nada, nem mesmo a luz, pode escapar do gigantesco objeto. A sensação de alívio dos pesquisadores ao finalizar a última rodada de observações veio com um misto de antecipação: tantos dados vão levar um bom tempo para serem processados. A equipe deve esperar meses para descobrir se seu enorme esforço foi realmente um sucesso.

A rede de observações

Chegar a esse ponto levou anos de planejamento e cooperação entre parceiros internacionais em observatórios que se estendem desde a montanha mais alta do Havaí até o terreno congelado do Polo Sul. Esta rede ligada eletronicamente de oito observatórios criou um telescópio virtual tão largo quanto todo o planeta.

Conhecido como o Telescópio do Horizonte de Eventos, a rede abriu os seus olhos para os céus durante uma janela de 10 dias que começou em 4 de abril. O telescópio se concentrou em dois buracos negros supermassivos: um com massa de quatro milhões de sóis chamado Sagitário A*, que está no coração de nossa galáxia Via Láctea, e outro cerca de 1.500 vezes mais pesado no núcleo da galáxia vizinha M87. 

O telescópio já sondou a vizinhança desses gigantes antes, mas esta é a primeira vez que a rede inclui o ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array), um grupo de 66 telescópios de rádio no Chile. O ALMA melhora em 10 vezes a acuidade das observações, permitindo detectar objetos tão pequenos quanto uma bola de golfe na lua.

O problema climático

Mesmo com toda a premeditação, a equipe de pesquisa estava à mercê de algo sobre o qual não tinham controle: o clima. Os astrônomos observam buracos negros em ondas de rádio milimétricas, a banda de comprimento de onda na qual a luz pode penetrar densas concentrações de gás e poeira no centro da galáxia e viajar relativamente desimpedida à Terra. Mas a água absorve e emite ondas de rádio, o que significa que precipitação confunde as observações.

Para minimizar este problema, os radiotelescópios são colocados em altitudes elevadas, como os topos das montanhas ou altos planaltos desérticos, mas as nuvens, o vento forte, a chuva ou a neve ocasionais ainda podem estragar tudo. “A probabilidade de ter realmente bom tempo em cada local é quase zero”, diz Fish.

Com apenas algumas noites disponíveis durante a janela de observação, os pesquisadores se reuniram diariamente para tomar a decisão de ativar a rede, manipulando informações sobre as condições climáticas em cada local e como essas condições poderiam mudar nos próximos dias. A probabilidade de tempo excelente é quase zero, por isso as decisões foram bastante delicadas.

A espera

Agora que os cinco dias de observações foram completados, os astrônomos têm meses de análise para descobrir se produziram o retrato de um buraco negro.

Cada observatório registra tantos dados que eles não podem ser transmitidos eletronicamente. Em vez disso, as informações de todos os telescópios – equivalente à capacidade de armazenamento de dez mil laptops – foram gravadas em 1.024 unidades de disco rígido. As unidades devem ser enviadas para os centros de processamento no Instituto de Tecnologia de Massachusetts (EUA) e no Instituto Max Planck de Radioastronomia (Alemanha). Os discos rígidos do telescópio do Polo Sul não podem ser lançados até o fim da temporada de inverno, no final de outubro.

Uma vez que os dados cheguem a cada centro de processamento, uma pilha de servidores executará a importante tarefa de combiná-los. Isso deve ser feito com um cuidado extraordinário, de modo que nenhuma informação crítica sobre o tamanho e a estrutura do horizonte de eventos seja perdida.

A técnica de combinação de ondas de rádio, conhecida como interferometria de linha de base muito longa, é bastante comum na radioastronomia. No entanto, geralmente os telescópios não são tão numerosos nem espalhados por uma área tão grande. 

O que veremos

O que os astrônomos esperam finalmente ver quando somarem todos os sinais é um halo de luz envolvendo um círculo escuro – a sombra do buraco negro. O crescente de luz vem de gases luminosos, aquecidos a centenas de bilhões de graus, que orbitam o entorno do buraco negro. Algumas simulações sugerem que o halo pode ser mais brilhante e espesso de um lado do que do outro.

O resultado final com certeza não vai ganhar nenhum concurso de fotografia.

“Mesmo que as primeiras imagens sejam ruins, já podemos testar pela primeira vez algumas previsões básicas da teoria da gravidade de Einstein no ambiente extremo de um buraco negro”, disse o astrônomo Heino Falcke, da Universidade Radboud, nos Países Baixos.

Introduzida em 1915, a teoria revolucionária de Einstein diz que a matéria deforma ou curva a geometria do espaço-tempo, e experimentamos essa distorção como gravidade. A existência de buracos negros extremamente massivos foi uma das primeiras previsões dessa teoria. No entanto, os astrônomos têm apenas provas circunstanciais de que eles estão mesmo escondidos no coração de cada grande galáxia do universo. Mesmo Einstein não tinha certeza de que eles realmente existiam.

As primeiras imagens desse objeto “transformarão buracos negros de algo mítico em algo concreto que podemos estudar”, segundo o cientista.

Paciência

Mesmo que os pesquisadores acabarem por constatar que não geraram uma imagem nesta tentativa de observação, eles já têm planos para tentar novamente no próximo ano, com uma rede ainda maior de radiotelescópios.

“Nos próximos 10 a 50 anos devemos até mesmo ser capazes de fazer imagens nítidas à medida que estendemos a rede para a África e, finalmente, para o espaço”, afirma Falcke. Fonte: NatGeo