O maior objeto em nosso céu noturno - de longe! - é invisível para nós. O objeto é o Buraco Negro Supermassivo (SMBH) no centro de nossa galáxia, chamado Sagitário A. Porém, em breve poderemos ter uma imagem do horizonte de eventos de Sagitário A. E essa imagem pode representar um desafio à Teoria da Relatividade Geral de Einstein.
Ninguém nunca viu o horizonte de eventos de um buraco negro. A intensa atração gravitacional impede que qualquer coisa, mesmo a luz, escape. O horizonte de eventos é o ponto sem retorno. Não importa, não há luz e nenhuma informação pode escapar. Mas podemos estar perto de obter uma imagem do horizonte de eventos de Sagitário A, graças ao Event Horizon Telescope (EHT).
O EHT é uma colaboração internacional projetada para investigar o entorno imediato de um buraco negro. Não é um telescópio, mas um sistema vinculado de radiotelescópios em todo o mundo, todos trabalhando juntos usando interferometria. Medindo a energia eletromagnética da região que circunda o buraco negro com várias antenas de rádio em vários locais, algumas das propriedades da fonte podem ser derivadas.
Pesquisadores do EHT esperam que suas observações acabem fornecendo imagens dos intensos efeitos gravitacionais que esperamos ver perto do buraco negro. Eles também esperam detectar parte da dinâmica em funcionamento perto do buraco, à medida que a matéria orbital no disco de acreção atinge velocidade relativística.
O projeto EHT reuniu dados sobre Sagitário A e outro buraco negro chamado M87 no centro da galáxia Virgo A, durante um período de quatro anos. Esses quatro anos terminaram em abril de 2017, mas a equipe de 200 cientistas e engenheiros ainda está analisando os dados. Enquanto isso, a equipe divulgou imagens de modelos de computador do que eles esperam ver.
A imagem pode não parecer muito, mas é significativa. É o equivalente a ler uma manchete de jornal na lua enquanto está na Terra. A imagem pode nos ajudar a responder a algumas perguntas confusas sobre buracos negros:
- Qual o papel dos buracos negros na formação das galáxias?
- Como são a luz e a matéria quando caem em direção a um buraco negro?
- De que são feitos os fluxos de energia dos buracos negros?
Há também uma chance de que a imagem que o EHT produza de Sagitário A signifique que a Teoria da Relatividade Geral de Einstein precisará ser atualizada. (Embora seja geralmente uma má ideia apostar contra Einstein.)
Buracos negros e o horizonte de eventos
Buracos negros são basicamente o cadáver de uma estrela. Quando uma estrela muito massiva queima todo o seu combustível, ela cai em um ponto extremamente denso, ou singularidade. O buraco negro tem uma força gravitacional incrivelmente poderosa, que puxa gás e poeira em sua direção. Uma vez a cada 10.000 anos, Sagitário A consome até uma estrela.
O horizonte de eventos é como uma concha ao redor do buraco negro. Quando qualquer assunto - ou mesmo luz - atinge o horizonte de eventos, o jogo acaba. O buraco negro cresce em tamanho à medida que consome matéria, e o horizonte de eventos também se expande.
Sagitário A, nosso próprio Buraco Negro Supermassivo (SMBH), é enorme. Tem uma massa 4 milhões de vezes maior que o Sol. Mas, mesmo assim, não é tão grande em comparação com outras SMBHs. A outra SMBH no projeto EHT é muito maior, com uma massa de 7 bilhões de vezes a do Sol.
O EHT produzirá uma imagem do horizonte de eventos estudando a área ao redor do buraco negro. Algo acontece com o material quando ele cai no buraco negro. Ele forma um disco de acúmulo de gás e poeira em turbilhão, que fica basicamente em um padrão de retenção até ser sugado pelo buraco. Esse material acelera para velocidades relativísticas, o que significa perto da velocidade da luz. Quando isso acontece, o material é superaquecido e emite energia.
Mas o buraco negro é tão poderoso gravitacionalmente que inclina essa luz em um fenômeno chamado lente gravitacional. Essa lente cria uma região escura que é chamada de sombra do buraco negro. Segundo a teoria, o horizonte de eventos deve ser cerca de 2,5 vezes maior que a sombra. Então, uma vez que os cientistas têm uma imagem da sombra, eles sabem o tamanho do horizonte de eventos. O tamanho do horizonte de eventos é proporcional à massa do buraco negro. Portanto, no caso de Sagitário A, deve ter cerca de 24 milhões de km (15 milhões de milhas) de diâmetro.
Portanto, não haverá fotos do próprio buraco negro, mas haverá imagens da sombra que o buraco negro lança. Cientificamente, esse é um grande salto na nossa compreensão dos buracos negros. E caso haja alguma dúvida sobre a existência de buracos negros, a imagem da sombra fornecerá evidências sólidas de que os buracos negros estão realmente lá fora.
O EHT e os jatos
Apesar do tamanho maciço de Sagitário A, ele é pequeno no céu. É muito pequeno para um único telescópio ver. É por isso que o EHT foi implementado. Ele combina 7 radiotelescópios separados ao redor do mundo em um grande telescópio virtual usando uma técnica chamada Very Long Baseline Interferometry (VLBI), algo com o qual os entusiastas da astronomia estão familiarizados. O telescópio virtual tem um poder de resolução muito maior do que um único escopo e permitiu que os astrônomos estudassem a área perto de Sgr. UMA.
Durante um período de uma semana em abril de 2017, a equipe do EHT apontou todos os sete ‘escopos para Sgr A, e sete relógios atômicos registraram o momento da chegada dos sinais em cada telescópio. Ao estudar e combinar os sinais, os cientistas podem criar uma imagem do Sgr A. Este é um processo demorado e contínuo.
Os jatos energéticos que fluem da vizinhança de um buraco negro são de particular interesse para os pesquisadores. A matéria que gira no disco de acreção de um buraco negro esquenta bilhões de graus. Algumas delas entram no buraco negro, mas não todas.
Os jatos energéticos são a parte que escapa do disco de acúmulo. Eles viajam quase à velocidade da luz por dezenas de milhares de anos-luz. Os cientistas querem saber mais sobre eles.
Quando se trata de dom. A, não sabemos se existem jatos. Não tem sido muito ativo nas últimas décadas, portanto pode não haver jatos. Mas se eles estiverem lá, o EHT capta os sinais de rádio. Então, podemos obter respostas para algumas perguntas fundamentais sobre os jatos:
- Como eles começam?
- Como eles aceleram para velocidades relativísticas?
- Como eles permanecem fortemente focados?
- Do que exatamente eles são feitos?
A teoria da relatividade geral de Einstein está em apuros?
Provavelmente não. Mas há uma chance.
A maior parte do nosso Sistema Solar é um local de trabalho bastante prosaico. E é daí que vem a maioria de nossas evidências observacionais que apóiam a Relatividade Geral. Mas a região que circunda um buraco negro não é um bairro normal.
As condições são extremas. Gravidade intensa, jatos superaquecidos de material movendo-se perto da velocidade da luz e o horizonte de eventos. Mas em relação à Relatividade Geral, trata-se principalmente de gravidade e luz.
A Relatividade Geral prevê que a gravidade do buraco negro curvará o espaço-tempo e atrairá tudo para ele, incluindo a luz. Os dados coletados pelo EHT fornecerão medidas desse fenômeno que podem ser comparadas com as previsões de Einstein. Se os dados corresponderem às previsões, Einstein vence novamente.
A Relatividade Geral faz outra previsão: a sombra projetada pelo disco de acréscimo deve ser circular. Se não é circular e é mais ovóide, as fórmulas da Relatividade Geral não são completamente precisas.
John Wardle é um astrônomo que estuda buracos negros há décadas, quando ainda eram apenas uma construção teórica. Ele está fortemente envolvido no projeto EHT. Wardle acha que a Relatividade Geral resistirá a esse teste e que Einstein vencerá novamente. Mas se a Relatividade Geral falhar neste teste, nos encontraremos em uma situação muito difícil e estranha.
"Então, vestiremos uma jaqueta reta severa, porque você não pode fazer alterações que atrapalhem todas as outras partes que funcionam", disse Wardle. "Isso seria muito emocionante."
- Comunicado de imprensa da Universidade Brandeis: “Como é um buraco negro?”
- Telescópio Horizonte de Eventos
- Entrada da Wikipedia: Interferometria
- Entrada da Wikipedia: Horizonte de Eventos
