Os astrônomos estão próximos de capturar diretamente a imagem de um buraco negro

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Monstro gravitacional: Esta impressão artística mostra o horizonte de eventos ao redor do buraco negro no centro da nossa galáxia. Crédito: M. Moscibrodzka, T. Bronzwaar e H. Falcke, Universidade Radboud

Astrônomos almejam capturar uma imagem do coração de nossa galáxia pela primeira vez: a colaboração global de telescópios de rádio está prestes a capturar uma imagem detalhada do buraco negro que provavelmente se encontra lá. O Telescópio, chamado sugestivamente de Horizonte de Eventos (Event Horizon), liga observatórios em todo o mundo para formar um enorme telescópio, Da Europa ao Chile e do Havaí até ao Pólo Sul. O telescópio de 30 metros do IRAM, uma instalação co-financiada pela Max Planck Society, é a única estação na Europa a participar na campanha de observação. O Instituto de Radioastronomia Max-Planck também está envolvido com as medições, que irão ser executadas a partir 04-14 abril.

No final do século 18, os naturalistas John Mitchell e Pierre Simon de Laplace já estavam especulando sobre “estrelas negras” cuja gravidade é tão forte que a luz não pode escapar deles. As idéias dos dois pesquisadores ainda estava dentro dos limites da teoria da gravitação de Newton e da teoria corpuscular da luz. No início do século 20, Albert Einstein revolucionou a nossa compreensão da gravitação – e, portanto, da matéria, espaço e tempo – com sua Teoria da Relatividade Geral. E Einstein também descreveu o conceito de buracos negros.

Esses objetos têm uma massa tão grande e extremamente compactada que nem a luz pode escapar deles. Eles, portanto, permanecem negros – e é impossível observá-los diretamente. Os pesquisadores, no entanto, provaram a existência dessas armadilhas gravitacionais indiretamente: medindo as ondas gravitacionais de buracos negros em colisão ou detectando a forte força gravitacional que eles exercem em sua vizinhança cósmica, por exemplo. Esta força é a razão pela qual estrelas se movem em grande velocidade orbitando um centro gravitacional invisível, como acontece no centro da nossa galáxia, por exemplo.

Também é possível observar um buraco negro diretamente. Os cientistas chamam a fronteira em torno deste objeto exótico, além do qual a luz e a matéria são inevitavelmente sugadas, de  horizonte de eventos. No momento em que a matéria passa nesse limite, a teoria afirma que ela irá emitir uma intensa radiação, uma espécie de “grito de morte” e, portanto, um último registro de sua existência. Esta radiação pode ser registrada como ondas de rádio na faixa de milímetros, entre outros. Consequentemente, deve ser possível imagear o horizonte de eventos de um buraco negro.

O Telescópio Horizonte de Eventos (Event Horizon Telescope – EHT) está destinado a fazer precisamente isso. Um objetivo principal do projeto é o buraco negro no centro da Via Láctea, distante 26.000 anos-luz da Terra, com uma massa equivalente a 4,5 milhões de massas solares. Uma vez que é tão longe, o objeto aparece em um ângulo extremamente pequeno.

Ouvindo o espaço: A antena de 30 metros do IRAM é um dos telescópios de rádio mais sensíveis da colaboração global conhecida como o Telescópio Horizonte de Eventos. Crédito: IRAM / Nicolas Billot

Uma solução para este problema é a interferometria. O princípio por trás desta técnica é como se segue: em vez de utilizar um enorme telescópio, vários observatórios são combinados em conjunto como se fossem pequenos componentes de uma única antena gigantesca. Desta forma, os cientistas podem simular um telescópio que corresponde à circunferência da nossa Terra. Eles querem fazer isso porque quanto maior o telescópio, mais fino serão os detalhes que poderão ser observados; o chamado aumento da resolução angular.

O projeto EHT explora esta técnica de observação e este mês de abril, fará as observações a uma frequência de 230 GHz, que corresponde a um comprimento de onda de 1,3 milímetros, no modo de interferometria. A resolução máxima angular deste telescópio de rádio global é cerca de 26 micro-segundos de arco. Isto corresponde ao tamanho de uma bola de golfe na Lua ou a largura de um cabelo humano como visto de uma distância de 500 km!

Estas medições no limite do que é observável só são possíveis em condições ótimas, isto é, em um clima seco e a altitudes elevadas. Estas condições são oferecidas pelo observatório IRAM, parcialmente financiado pela Max Planck Society, com sua antena de 30 metros no Pico Veleta, um pico de 2.800 metros de altura em Sierra Nevada. Sua sensibilidade é superada apenas pelo Large Array Atacama Millimeter (ALMA), que consiste de 64 telescópios individuais e observam o espaço através do planalto Chajnantor, a uma altitude de 5.000 metros, nos Andes chilenos. O planalto é também o lar da antena conhecido como APEX, que é também faz parte do projeto EHT e é gerida pelo Instituto de Radio Astronomia Max Planck.

O Instituto Max Planck em Bonn está, além disso, envolvido com o processamento de dados para o Telescópio Horizonte de Eventos. Os pesquisadores usam dois supercomputadores (correlatores) para isso; um está localizado em Bonn, o outro no Observatório Haystack em Massachusetts nos EUA. A intenção é que os computadores não só avaliem os dados do buraco negro galáctico. Durante a campanha de observação, de 4 a 14 de abril, os astrônomos querer dar uma olhada de perto em pelo menos mais cinco objetos: as galáxias M87, Centaurus A e NGC 1052, bem como os quasares conhecidos como OJ 287 e 3C279.

A partir de 2018, um novo observatório vai participar do projeto EHT: NOEMA, o segundo observatório IRAM no Plateau de Bure nos Alpes franceses. Com suas dez antenas de alta sensibilidade, NOEMA será o mais poderoso telescópio da colaboração no hemisfério norte.

[Phys]

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