Espaço

Imagem de buraco negro revelada pela primeira vez

Usando um conjunto de telescópios espalhados ao redor do planeta, os astrônomos capturaram a primeira imagem dessa estranheza fascinante do espaço. Veja por que isso é importante.Wednesday, April 10

Por Nadia Drake
O telescópio Event Horizon - um conjunto de radiotelescópios em escala planetária - obteve a primeira imagem de um buraco negro supermassivo e sua sombra. A imagem revela o buraco negro central da Messier 87, uma enorme galáxia no aglomerado de Virgem.

Mais de 50 milhões de anos-luz de distância, no coração de uma gigante galáxia elíptica chamada Messier 87, uma besta gigantesca está engolindo tudo que se aproxima demais. Estrelas, planetas, gases e poeira — nem mesmo a luz escapa das garras do monstro uma vez que cruza o limite chamado de horizonte de eventos.

Cientistas divulgaram nesta terça (10/04) uma imagem deste objeto, um buraco negro supermassivo contendo a mesma massa que 6,5 bilhões de sóis. Lembrando um buraco circular envolto por um anel de luz, esta imagem icônica é o primeiro vislumbre da silhueta de um buraco negro, uma foto que espia diretamente o limite da boca do buraco negro.

O céu brilha sobre as 66 antenas de rádio do Atacama, um dos principais elementos da rede Event Horizon Telescope.

A nova imagem é uma incrível conquista do projeto Telescópio Event Horizon, uma colaboração global de mais de 200 cientistas usando um conjunto de observatórios espalhados pelo mundo, do Havaí ao Polo Sul. Combinados, este grupo age como um telescópio do tamanho da Terra, e foi capaz de coletar mais de um petabyte de dados enquanto olhava para o buraco negro da M87 em abril de 2017. Demorou dois anos para que os cientistas conseguissem encontrar a visão.

Antes de hoje, humanos podiam apenas ver indiretamente evidências de que buracos negros existiam buscando por estrelas que pareciam orbitar objetos bizarros, capturando radiação de matéria superaquecida rodando para dentro deles ou observando jatos enérgicos de partículas lançadas de seus tumultuosos ambientes.

“Nós estamos estudando buracos negros por tanto tempo que às vezes é fácil esquecer que nenhum de nós realmente viu um”, diz o diretor da Fundação de Ciência Nacional dos Estados Unidos enquanto anunciava a conquista da equipe em uma entrevista coletiva na National Press Club, em Washington.

Relacionado: "Astrônomos podem ter finalmente flagrado a transformação de uma estrela em buraco negro"

“Nós estamos muito felizes de dizer para vocês que vimos o que antes acreditava-se ser impossível de ver”, disse o diretor do projeto Shep Doeleman, do Instituto Harvard-Smithsonian de Astrofísica. “O que vocês estão vendo é a evidência de um horizonte de eventos... nós agora temos evidência visual de um buraco negro”.

Seis estudos publicados no periódico Astrophysical Journal Letters descreve o esforço de observação feito pela equipe, o processo de conquista e os detalhes que a imagem revela. Uma das análises mais importantes é um cálculo direto da massa do buraco negro, que segue de perto estimativas derivadas do movimento das estrelas orbitantes. Os dados também oferecem algumas dicas sobre como buracos negros supermassivos conseguem liberar jatos de partículas que chegam quase à velocidade da luz.

“É realmente incrível, nos revela nossa pequenez, de uma certa forma”, diz Doeleman. “A natureza conspirou para que pudéssemos ver algo que pensávamos ser invisível”.

A galáxia elíptica M87, o membro dominante do vizinho aglomerado de galáxias de Virgem, é o lar de vários trilhões de estrelas, um buraco negro supermassivo e uma família de cerca de 15 mil aglomerados globulares de estrelas. Para comparação, nossa galáxia Via Láctea contém apenas algumas centenas de bilhões de estrelas e cerca de 150 aglomerados globulares.

Aglomerado de Virgem

O telescópio Event Horizon tentou inicialmente tirar uma foto do buraco negro supermassivo no centro de nossa galáxia, a Via Láctea. Chamdo de Sagittarius A*, esse é relativamente insignificante quando comparado à M87, contendo a massa de apenas quatro milhões de sóis. Porque a M87 é um dos mais próximos e maiores buracos negros, a equipe também escolheu mirar o telescópio para lá, esperando comparar eventualmente os dois fenômenos.

Observar o centro de nossa galáxia acabou tornando-se um pouco mais complicado do que espiar o buraco negro da galáxia vizinha, e é por isso que o retrato do M87 saiu primeiro.

Mais do que uma simples fotografia, como as espetaculares imagens feitas pelo Telescópio Hubble, a imagem do EHT é produto de um processo chamado de interferometria, que combina as observações de múltiplos telescópios em uma única imagem. Quando lentes separadas observam simultaneamente um mesmo alvo, cientistas conseguem cotejar as observações e “ver” um objeto como se estivessem usando uma grande lente que se estende pela distância de todos esses telescópios.

O centro da M87 brilha com um holofote cósmico gigantesco: um jato de partículas subatômicas movido a buracos negros viajando a quase a velocidade da luz. Nesta imagem do Hubble, o jato azul contrasta com o brilho amarelo da luz combinada das estrelas e aglomerados de estrelas da M87.

Para capturar estes buracos negros supermassivos — que são minúsculos quando comparados às galáxias que os rodeiam — a equipe teve que utilizar o poder de radiotelescópios por todo o planeta. No fim, seis observatórios no México, Havaí, Arizona, Chile e Espanha voltaram seus olhos para o céu e encararam a M87, a maior galáxia no centro do aglomerado de Virgem. Funcionando como um telescópio do tamanho da Terra, a rede consegue alcançar objetos 10 mil vezes o tamanho angular do telescópio Hubble.

 “O que estamos tentando fotografar é muito, muito pequeno no céu”, diz Katie Bouman, da Caltech, membro da equipe de imagem do EHT. “É do quase como se você estivesse tentando tirar uma foto de uma laranja na Lua”.

Por vários dias, a equipe observou a M87 em ondas de rádio pequenas, porque essas ondas são capazes de penetrar camadas grossas de poeira e gás em volta dos centros da galáxia. Durante essa parte da observação, que também incluía outros alvos além da M87, a equipe reuniu muitos dados — cinco petabytes — cuja única forma sensata de transferi-los seria mandando HDs físicos e não de forma digital.

O vulcão Mauna Kea do Havaí está repleto de observatórios, incluindo o Telescópio James Clerk Maxwell (segundo à esquerda), um membro da corrida de observação de 2017 do telescópio Event Horizon.

Então, já que combinar observações de diferentes observatórios não é uma tarefa simples, quatro equipes processaram os dados independentemente, usando diferentes algoritmos e testando-os em diferentes modelos. No final, as imagens que cada time produziu foram muito similares, sugerindo que as observações são robustas e que o produto final é o mais preciso possível. Para ter certeza, ele parece quase indistinguível de simulações que a equipe produziu nos anos anteriores.

Logo, a equipe planeja compartilhar uma imagem do buraco negro supermassivo mais perto da Terra — mas só porque o Sagittarius A* é mais próximo, não espere que a imagem seja mais nítida do que a que já temos.

“A M87 é quase duas mil vezes mais distante, mas seu buraco negro é quase duas mil vezes maior”, diz Lord Martin Reesm, da Universidade de Cambridge, o astrônomo da família real. “Eles são do mesmo tamanho angular no céu”.