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Astrofísica

A primeira imagem dos arredores de um buraco negro

Consórcio internacional de radiotelescópios flagra as cercanias do fenômeno no centro da galáxia Messier 87, distante 55 milhões de anos-luz

Imagem dos arredores do buraco negro localizado no centro da galáxia M87

Colaboração EHT

O círculo colorido visto acima, com um brilho mais acentuado na parte inferior e um centro enegrecido, é a primeira imagem direta dos arredores de um buraco negro. Nesse caso, trata-se do buraco negro no centro da galáxia Messier 87 (M87), distante 55 milhões de anos-luz do Sistema Solar e localizada no céu em direção à constelação de Virgem. O anel com coloração artificial variando do amarelo-claro ao alaranjado mostra a porção mais interna de um disco de gás ultra-aquecido, com temperatura da ordem de 100 milhões de graus, que espirala em torno do buraco negro antes de ser por ele tragado. A área escura não é o buraco negro em si, que não poderia ser observado mesmo se houvesse um telescópio de resolução infinita, mas a sombra deixada pelo horizonte de eventos, região na qual a gravidade é extrema e não permite nem que a luz escape.

Apresentada na manhã desta quarta-feira (10/4) durante uma conferência de imprensa realizada simultaneamente em seis países, a imagem é a evidência visual mais direta da existência de um buraco negro. Ela resulta do esforço de mais de 200 pesquisadores do projeto Telescópio Horizonte de Eventos (EHT), consórcio internacional que usou dados coletados por oito observatórios de radioastronomia espalhados dos Estados Unidos ao polo Sul do planeta, programados para funcionar em rede como se fossem um único radiotelescópio com o tamanho aproximado da Terra.

“Vimos o que se pensava ser invisível”, afirmou o astrônomo norte-americano Shep Doeleman, pesquisador da Universidade Harvard e diretor da colaboração EHT, durante a conferência realizada em Washington, nos Estados Unidos. “Conseguimos algo que se presumia ser impossível há apenas uma geração”, disse Doeleman. “Gostaria de acrescentar que, como astrofísica, é a primeira vez que vejo uma imagem dessas e isso me deixou com os olhos marejados”, contou, ao final da conferência, France Córdova, diretora da National Science Foundation, instituição que financiou o projeto EHT em parceria com o conselho de pesquisa da União Europeia e agências de fomento da Ásia.

NASA, ESA, Hubble Heritage Team (STScI/AURA), P. Cote (Instituto de Astrofísica Herzberg) e E. Baltz (Universidade Stanford) A galáxia M87 e um dos jatos de partículas que emana da vizinhança de seu buraco negro, observados pelo telescópio espacial HubbleNASA, ESA, Hubble Heritage Team (STScI/AURA), P. Cote (Instituto de Astrofísica Herzberg) e E. Baltz (Universidade Stanford)

As observações que permitiram gerar essa imagem foram realizadas em abril de 2017. Elas produziram cerca de 5 petabytes de dados (5 milhões de gigabytes ou algo próximo a 5 mil anos de música guardada em arquivos digitais), que tiveram de ser armazenados em centenas de discos rígidos e transportados de avião para dois centros de análise: o Observatório Haystack, no Instituto de Tecnologia de Massachusetts, nos Estados Unidos, e o Instituto Max Planck de Radioastronomia, em Bonn, na Alemanha. Nesses centros, as equipes trabalharam por quase dois anos para correlacionar os dados dos diferentes observatórios e fazer as devidas correções. A análise dos dados está sendo apresentada em seis artigos científicos publicados em uma edição especial da revista The Astrophysical Journal Letters.

Ainda que não tenha nitidez perfeita, a imagem é considerada um feito científico por ao menos duas razões. A primeira é que permite estimar com mais precisão as características do buraco negro da M87, cuja massa, calculada agora, é 6,5 bilhões de vezes maior que a do Sol. A segunda e mais importante é que ela confirma as previsões da teoria da relatividade geral. Formulada em 1915 pelo físico alemão Albert Einstein (1879-1955), essa teoria permite descrever com precisão até mesmo os fenômenos mais extremos do Universo.

“O fato de se haver observado o horizonte de eventos com o tamanho estimado a partir de cálculos da teoria da relatividade geral deve reduzir brutalmente a atenção dada a teorias alternativas de gravitação”, avalia o astrofísico teórico Rodrigo Nemmen, da Universidade de São Paulo (USP).

NRAO/AUI/NSF Rede de radiotelescópios do Atacama Large Milimeter/Submilimeter Array (Alma), no Chile, que participou das observações realizadas em 2017NRAO/AUI/NSF

“A observação dos arredores de um buraco negro é considerada a evidência mais direta da existência desses objetos, embora não seja a única”, explica o físico George Matsas, do Instituto de Física Teórica da Universidade Estadual Paulista (IFT-Unesp). Em fevereiro de 2016, o Observatório Interferométrico de Ondas Gravitacionais (Ligo), nos Estados Unidos, havia obtido indícios indiretos ao detectar ondas gravitacionais geradas pela colisão de dois buracos negros. Para Avery Broderick, pesquisador do Instituto Perimeter e da Universidade de Waterloo, no Canadá, que participou da conferência de imprensa em Washington, a teoria da relatividade geral faz uma predição precisa dos componentes do buraco negro. Os dados obtidos pelo Ligo e pelo consórcio de radiotelescópios, prosseguiu o pesquisador, indicam que os buracos negros, com massa elevada ou pequena, guardam analogias importantes e devem se comportar do mesmo jeito.

“Muito do que sabemos sobre buracos negros vem de estudos teóricos, incluindo o conceito de horizonte de eventos”, conta o astrônomo Roberto Kalbusch Saito, da Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC). “Ter conseguido observar esse objeto é um passo importante para o casamento teoria-observação, como ocorreu com as ondas gravitacionais, que foram detectadas depois de mais de 100 anos desde sua previsão teórica.”

Segundo a astrofísica brasileira Lia Medeiros, integrante da colaboração EHT e atualmente pesquisadora da Universidade do Arizona, Estados Unidos, os resultados apresentados agora ajudarão a conhecer melhor a geometria e o comportamento do disco de matéria que alimenta os buracos negros. “Ainda há muito que falta compreender, por exemplo como são criados os jatos emitidos por alguns buracos negros, como o da galáxia M87”, diz Medeiros.

A apresentação, de certo modo, frustrou a audiência por não mostrar a imagem de uma segunda região observada: os arredores do buraco negro do centro da nossa galáxia, a Via Láctea. Conhecido como Sagitário A*, ele tem massa 4,1 milhões de vezes maior do que a do Sol e está situado 2 mil vezes mais perto do que o da M87. Segundo Doeleman, as imagens da vizinhança do Sagitário A* são mais complexas e a equipe do EHT ainda trabalha nelas.

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