Cientistas analisam dados da primeira imagem de um buraco negro

 Tamanhos do horizonte de eventos para diferentes teorias da gravidade. Todos estes buracos negros provocam sombras escuras que são distinguíveis umas das outras pelo tamanho, mas apenas aquelas que caem na banda cinzenta são compatíveis com as medições de M87 de 2017 pelo EHT e, na imagem, o representado a vermelho, em baixo, é demasiado pequeno para ser um modelo viável para M87. Crédito: Prashant Kocherlakota, Luciano Rezzolla (Universidade de Frankfurt e Colaboração EHT/ Fiks Film 2021)

Físicos teóricos da Universidade de Frankfurt analisaram dados do buraco negro M87* como parte da colaboração EHT (Event Horizon Telescope) para testar a teoria da relatividade geral de Albert Einstein. Segundo os testes, o tamanho e a sombra de M87* está em excelente concordância como sendo de um buraco negro na relatividade geral, mas define restrições nas propriedades dos buracos negros noutras teorias. Em 2019, a colaboração EHT publicou a primeira imagem de um buraco negro localizado no centro da galáxia M87. 

Tal como apontado pela primeira vez pelo astrónomo Karl Schwarzschild, os buracos negros dobram o espaço-tempo a um grau extremo devido à sua extraordinária concentração de massa, e aquecem tanto a matéria na sua vizinhança que esta começa a brilhar. O físico da Nova Zelândia Roy Kerr mostrou que a rotação pode mudar o tamanho do buraco negro e a geometria dos seus arredores. A "borda" de um buraco negro é conhecida como horizonte de eventos, o limite em torno da concentração de massa além do qual a luz e a matéria não podem escapar e que torna o buraco negro, "negro". Os buracos negros, prevê a teoria, podem ser descritos por um punhado de propriedades: massa, rotação e uma variedade de possíveis cargas. 

Além dos buracos negros previstos pela teoria da relatividade geral de Einstein, pode-se considerar aqueles inspirados nas teorias das cordas, que descrevem a matéria e todas as partículas como modos de minúsculas cordas vibrantes. As teorias de buracos negros inspiradas nas cordas preveem a existência de um campo adicional na descrição da física fundamental, o que leva a modificações observáveis nos tamanhos dos buracos negros, bem como na curvatura na sua vizinhança. 

Os físicos Dr. Prashant Kocherlakota e professor Luciano Rezzolla do Instituto de Física Teórica da Universidade de Frankfurt investigaram agora pela primeira vez como as diferentes teorias encaixam com os dados observacionais do buraco negro M87* no centro da galáxia Messier 87. A imagem de M87*, captada em 2019 pela colaboração EHT (Event Horizon Telescope), foi a primeira prova experimental da existência real de buracos negros após a medição de ondas gravitacionais em 2015. 

O resultado destas investigações: os dados de M87* estão em excelente concordância com as teorias baseadas em Einstein e, em certa medida, com as teorias baseadas nas cordas. O Dr. Prashant Kocherlakota explica: "Com os dados registados pela colaboração EHT, agora podemos testar diferentes teorias da física com imagens de buracos negros. Atualmente, não podemos rejeitar estas teorias ao descrever o tamanho da sombra de M87*, mas os nossos cálculos restringem o intervalo de validade destes modelos de buracos negros." 

O professor Luciano Rezzolla acrescenta: "A ideia de buracos negros para nós, físicos teóricos, é ao mesmo tempo fonte de preocupação e de inspiração. Embora ainda lutemos com algumas das consequências dos buracos negros - como o horizonte de eventos ou a singularidade - parecemos sempre ansiosos por encontrar novas soluções para os buracos negros também noutras teorias. Portanto, é muito importante obter resultados como os nossos, que determinam o que é plausível e o que não é. Este foi um primeiro passo importante e as nossas restrições serão aprimoradas à medida que novas observações forem feitas." 

Na colaboração EHT, telescópios de todo o mundo são interligados para formar um telescópio gigante virtual com uma antena do tamanho da própria Terra. Com a precisão deste telescópio, um jornal em Nova Iorque podia ser lido em Berlim.

Fonte: Astronomia OnLine