Físicos contestam a alegação de detectar o 'anel de fóton' de um buraco negro

 Se real, o fino anel de luz sondaria a gravidade em torno de um buraco negro de uma nova maneira

Em 2019, o Event Horizon Telescope revelou uma imagem do buraco negro supermassivo na galáxia M87 (à esquerda). Agora, os cientistas afirmam que descobriram uma característica ainda mais esquiva do buraco negro, seu anel de fótons (à direita) criado pela luz que orbitou o buraco negro antes de escapar. EVENT HORIZON TELESCOPE COLABORAÇÃO, A.E. BRODERICK ET AL/ASTROPHYSICAL JOURNAL 2022

Se real, o fino anel de luz sondaria a gravidade em torno de um buraco negro de uma nova maneira. A primeira imagem de um buraco negro pode esconder um tesouro – mas os físicos discordam sobre se ele foi encontrado. Uma equipe de cientistas diz ter descoberto um anel de fótons, um fino halo de luz ao redor do buraco negro supermassivo na galáxia M87. Se real, o anel de fótons forneceria uma nova sonda da intensa gravidade do buraco negro. Mas outros cientistas contestam a afirmação. Apesar de várias manchetes sugerindo que o anel de fótons foi encontrado, muitos físicos ainda não estão convencidos.

Revelada em 2019 por cientistas do Event Horizon Telescope, ou EHT, a primeira imagem de um buraco negro revelou um brilho em forma de rosquinha de matéria quente girando em torno da silhueta escura do buraco negro. Mas, de acordo com a teoria geral da relatividade de Einstein, um anel mais fino deveria ser sobreposto a essa rosquinha grossa. Esse anel é produzido por fótons, ou partículas de luz, que orbitam perto do buraco negro, girando em torno da gravidade do gigante antes de escapar e voar em direção à Terra.

Graças a essa circunavegação, os fótons devem fornecer “uma impressão digital da gravidade”, revelando mais claramente as propriedades do buraco negro, diz o astrofísico Avery Broderick, da Universidade de Waterloo e do Perimeter Institute for Theoretical Physics no Canadá. Ele e seus colegas, um subconjunto de cientistas da colaboração EHT, usaram um novo método para descobrir essa impressão digital, relatam no Astrophysical Journal de 10 de agosto.

Criar imagens com EHT não é um simples caso de apontar e disparar. Os pesquisadores juntam dados do esquadrão de observatórios do EHT espalhados pelo mundo, usando várias técnicas computacionais para reconstruir uma imagem. Broderick e seus colegas criaram uma nova imagem de buraco negro assumindo que apresentava tanto uma emissão difusa quanto um anel fino. Em três dos quatro dias de observações, os dados combinaram melhor com uma imagem com o anel fino adicionado do que uma sem o anel.

Mas esse método atraiu duras críticas. “A alegação de uma detecção de anel de fótons é absurda”, diz o físico Sam Gralla, da Universidade do Arizona, em Tucson.

Um ponto principal de discórdia: o anel de fótons é mais brilhante do que o esperado, emitindo cerca de 60% da luz na imagem. De acordo com as previsões, deve ser mais de 20%. “Essa é uma bandeira vermelha gigante”, diz o físico Alex Lupsasca, da Universidade Vanderbilt, em Nashville. Mais luz deve vir da principal rosquinha brilhante do buraco negro do que do fino anel de fótons.

Esse brilho inesperado, dizem Broderick e colegas, ocorre porque parte da luz do brilho principal é agrupada com o anel de fótons. Assim, o brilho aparente do anel não depende apenas da luz que vem do anel. Os pesquisadores observam que o mesmo efeito apareceu ao testar o método em dados simulados.

Mas essa mistura da suposta luz do anel de fótons com outra luz não contribui para uma detecção muito convincente, dizem os críticos. “Se você quer afirmar que viu um anel de fótons, acho que você precisa fazer um trabalho melhor do que isso”, diz o astrofísico Dan Marrone, da Universidade do Arizona, membro da colaboração EHT que não foi coautor em o novo papel.

O novo resultado sugere apenas que um anel fino adicionado dá uma melhor correspondência aos dados, diz Marrone, não se essa forma está associada ao anel de fótons. Isso levanta a questão de saber se os cientistas estão vendo um anel de fótons ou apenas escolhendo uma estrutura não relacionada na imagem. 

Mas Broderick argumenta que as características do anel – o fato de que seu tamanho e localização são como esperado e são consistentes no dia-a-dia – suportam a interpretação do anel de fótons.

Enquanto isso, em uma análise independente semelhante, Gralla e o físico Will Lockhart, também da Universidade do Arizona, não encontraram evidências de um anel de fótons, relatam em um artigo submetido em 22 de agosto ao arXiv.org. Sua análise diferia da de Broderick e colegas em parte porque limitava o quão brilhante o anel de fótons poderia ser.

Para detectar de forma convincente o anel de fótons, alguns cientistas propõem adicionar telescópios no espaço à equipe de observatórios do EHT. Quanto mais distantes estiverem os telescópios na rede, mais detalhes eles poderão captar – potencialmente incluindo o anel de fótons.

Fonte: sciencenews.org