O Event Horizon Telescope, um conjunto em escala planetária de oito radiotelescópios terrestres forjados através de colaboração internacional, capturou esta imagem do buraco negro supermassivo no centro da galáxia M87 e sua sombra.
(Imagem: © Colaboração EHT)
Os buracos negros foram finalmente arrastados para fora das sombras.
Pela primeira vez, a humanidade fotografou uma dessas bestas cósmicas indescritíveis, iluminando um reino exótico do espaço-tempo que há muito tempo estava além de nossa compreensão.
"Vimos o que pensávamos ser invisível", disse hoje Sheperd Doeleman, da Universidade de Harvard e do Centro de Astrofísica Harvard-Smithsonian, em 10 de abril, durante uma conferência de imprensa no National Press Club em Washington, DC.
Doeleman dirige o projeto Event Horizon Telescope (EHT), que capturou as imagens épicas. Essas quatro fotos, que foram reveladas hoje em eventos de imprensa em todo o mundo e em uma série de artigos publicados, descrevem os contornos do buraco negro monstruoso que se esconde no coração da galáxia elíptica M87.
As imagens são surpreendentes o suficiente por si só. Mas ainda mais significativa é a trilha que os novos resultados provavelmente irão arder, disseram os pesquisadores.
"Há realmente um novo campo a explorar", disse Peter Galison, professor de física e história da ciência em Harvard, em uma palestra sobre EHT no mês passado no festival South by Southwest (SXSW) em Austin, Texas. "E isso é o que há de mais emocionante nisso."
Galison, co-fundador da Interdisciplinar Black Hole Initiative (BHI) de Harvard, comparou o impacto potencial da imagem ao dos desenhos feitos pelo cientista inglês Robert Hooke nos anos 1600. Essas ilustrações mostraram às pessoas como são os insetos e as plantas através de um microscópio.
"Isso abriu um mundo", disse Galison sobre o trabalho de Hooke.
Um telescópio do tamanho da Terra
O EHT é um consórcio de mais de 200 cientistas que trabalha há cerca de duas décadas. É um empreendimento verdadeiramente internacional; ao longo dos anos, o financiamento veio da Fundação Nacional de Ciência dos EUA e de muitas outras organizações em países ao redor do mundo.
O projeto leva o nome do famoso ponto sem retorno de um buraco negro - a fronteira além da qual nada, nem mesmo a luz, pode escapar das garras gravitacionais do objeto.
"O horizonte de eventos é o último muro da prisão", disse à Space.com o diretor fundador da BHI, Avi Loeb, presidente do departamento de astronomia de Harvard. (Loeb não faz parte da equipe do EHT.) "Uma vez que você entra, nunca pode sair."
Portanto, é impossível fotografar o interior de um buraco negro, a menos que você consiga chegar lá. (Você e suas fotos não poderiam voltar ao mundo exterior, é claro.)
Assim, o EHT imagina o horizonte de eventos, mapeando a silhueta escura do buraco negro. (O disco de gás em movimento rápido girando em torno de buracos negros emite muita radiação, de modo que essas silhuetas se destacam.)
"Estamos procurando a perda de fótons", disse Dan Space, membro do conselho científico da EHT, professor associado de astronomia da Universidade do Arizona, ao Space.com.
O projeto examinou dois buracos negros - o gigante M87, que abriga cerca de 6,5 bilhões de vezes a massa do sol da Terra, e o buraco negro central da nossa galáxia, conhecido como Sagitário A *. Este último objeto, embora ainda seja um buraco negro supermassivo, é um nanismo comparado ao animal de M87, contendo meros 4,3 milhões de massas solares.
Ambos os objetos são alvos difíceis devido à sua imensa distância da Terra. Sagitário A * fica a cerca de 26.000 anos-luz de nós, e o buraco negro de M87 está a 53,5 milhões de anos-luz de distância.
De nossa perspectiva, o horizonte de eventos de Sagitário A * "é tão pequeno que é o equivalente a ver uma laranja na lua ou poder ler o jornal em Los Angeles enquanto você está sentado em Nova York", disse Doeleman durante o evento SXSW no mês passado.
Nenhum telescópio na Terra pode fazer essa observação, então Doeleman e o restante da equipe do EHT tiveram que ser criativos. Os pesquisadores ligaram radiotelescópios no Arizona, Espanha, México, Antártica e outros lugares ao redor do mundo, formando um instrumento virtual do tamanho da Terra.
Tantos dados
A equipe do EHT usou esse megascope para estudar os dois buracos negros supermassivos por dois trechos de uma semana até hoje - uma em abril de 2017 e outra no ano seguinte. As novas imagens vêm da primeira execução de observação.
Há boas razões para levar dois anos para o primeiro resultado do projeto ser lançado. Por um lado, cada noite de observação gerava cerca de 1 petabyte de dados, resultando em uma transferência tão grande que a equipe precisava mover suas informações de um lugar para outro da maneira antiga.
"Não há como transferir esses dados pela Internet", disse Dimitrios Psaltis, cientista do projeto EHT, professor de astronomia da Universidade do Arizona, no evento SXSW. "Então, o que realmente fazemos é, pegamos nossos discos rígidos e os FedEx de um lugar para outro. Isso é muito mais rápido do que qualquer cabo que você possa encontrar".
Isso diminui e complica a análise, é claro. Dados do escopo do EHT perto do Pólo Sul, por exemplo, não poderiam sair da Antártica até dezembro de 2017, quando estava quente o suficiente para os aviões entrarem e saírem, disse Marrone.
Correlacionar e calibrar os dados também foi complicado, acrescentou. E a equipe tomou muito cuidado com esse trabalho, dada a natureza importante da descoberta.
"Se você vai ter uma grande reivindicação de imaginar um buraco negro, é preciso ter grandes evidências, evidências muito fortes", disse Doeleman no evento SXSW (que serviu como explicador do esforço da EHT, mas não anunciou). quaisquer resultados).
"E em nosso projeto, muitas vezes pensamos que pessoas como [Albert] Einstein, [Arthur] Eddington [e Karl] Schwarzschild estão meio que olhando por cima dos ombros", acrescentou ele, referindo-se a físicos que ajudaram a pioneirar nossa compreensão dos buracos negros. "E quando você tem luminárias que praticamente conferem seu trabalho, você realmente quer acertar."
O que tudo isso significa
O projeto EHT tem dois objetivos principais, disse Psaltis: imaginar um horizonte de eventos pela primeira vez e ajudar a determinar se a teoria da relatividade geral de Einstein precisa de revisões.
Antes de Einstein aparecer, a gravidade era geralmente considerada uma força misteriosa à distância. Mas a relatividade geral a descreve como a distorção do espaço-tempo: objetos maciços como planetas, estrelas e buracos negros criam uma espécie de flacidez no espaço-tempo, da mesma forma que uma bola de boliche se fosse colocada em um trampolim. Objetos próximos seguem esta curva e são canalizados para a massa central.
A relatividade geral tem se mantido incrivelmente bem ao longo do século desde sua introdução, passando em todos os testes que os cientistas fizeram. Mas as observações do EHT fornecem outro julgamento, em um domínio extremo em que as previsões podem não corresponder à realidade. Isso porque os astrônomos podem calcular o tamanho e a forma esperados de um horizonte de eventos usando a relatividade geral, explicou Psaltis.
Se a silhueta observada corresponder às simulações informadas pela teoria, "então Einstein estava 100% certo", disse Psaltis. "Se a resposta for não, então temos que ajustar sua teoria para fazê-la funcionar com experimentos. É assim que a ciência segue".
E aprendemos hoje que não são necessários ajustes, pelo menos no momento: as observações M87 do EHT são consistentes com a relatividade geral, disseram os membros da equipe. Ou seja, o horizonte de eventos é quase circular e tem o tamanho "certo" para um buraco negro dessa massa imensa.
"Devo admitir que fiquei um pouco surpreso por corresponder tão de perto às previsões que fizemos", disse Avery Broderick, membro da equipe do EHT, da Universidade de Waterloo e do Instituto Perimeter de Física Teórica do Canadá, durante a entrevista coletiva de hoje. .
É claro que essa trégua é vital para o processo científico. De fato, fornecer melhores informações para alimentar teorias e simulações provavelmente será uma das maiores contribuições do EHT, disse Loeb.
"Fazer física é um diálogo com a natureza", disse ele. "Testamos nossas idéias comparando-as a experimentos; dados experimentais são cruciais".
Os novos resultados também devem ajudar os cientistas a lidar melhor com os buracos negros, disseram ele e outros pesquisadores. Por exemplo, as imagens de EHT provavelmente iluminarão significativamente a forma como o gás espirala para a boca de um buraco negro. Esse processo de acréscimo, que pode levar à geração de poderosos jatos de radiação, é pouco compreendido, disse Loeb.
Além disso, a forma de um horizonte de eventos pode revelar se um buraco negro está girando, disse Fiona Harrison, do Instituto de Tecnologia da Califórnia, a principal pesquisadora do estudo de buracos negros da NASA. Matriz de telescópio espectroscópico nuclear Missão (NuSTAR).
"Deduzimos indiretamente a rotação de buracos negros", disse Harrison, que não faz parte da equipe da EHT, à Space.com. As imagens do EHT fornecem "um teste direto, o que é muito emocionante", acrescentou.
Os dados da EHT revelaram que o buraco negro M87 está girando no sentido horário, disseram membros da equipe hoje.
O projeto também deve mostrar como a matéria é distribuída em torno de um buraco negro, e as observações do EHT podem eventualmente ensinar aos astrônomos muito sobre como os buracos negros supermassivos moldam a evolução de suas galáxias hospedeiras em escalas de tempo, disse Harrison.
Os resultados do EHT também combinam bem com os do Observatório de Ondas Gravitacionais com Interferômetro a Laser (LIGO), que detectou as ondulações no espaço-tempo geradas por fusões envolvendo buracos negros apenas algumas dezenas de vezes mais massivas que o sol.
"Apesar de variar entre um fator de bilhões de massa, os buracos negros conhecidos são todos consistentes com uma única descrição", disse Broderick hoje. "Buracos negros grandes e pequenos são análogos em aspectos importantes. O que aprendemos de um [tipo] necessariamente se aplica ao outro".
E caso você esteja se perguntando sobre Sagitário A *: A equipe do EHT espera obter imagens desse buraco negro supermassivo em breve, disse Doeleman hoje. Os pesquisadores analisaram o M87 primeiro, e é um pouco mais fácil de resolver do que o Sagitário A *, porque é menos variável em períodos de tempo curtos, explicou.
Uma nova perspectiva?
Depois, há o apelo mais amplo das imagens recém-lançadas - como elas falam para aqueles que não são astrofísicos.
As contribuições nessa arena podem ser significativas, disseram membros da equipe do EHT e cientistas externos. As fotos podem mudar a maneira como pensamos sobre nós mesmos e nosso lugar no universo, observou Marrone, citando a famosa foto "Earthrise", tirada pelo astronauta da Apollo 8, Bill Anders, em dezembro de 1968. Essa imagem, que deu às massas um vislumbre de nosso planeta como é realmente - um posto avançado solitário da vida em um mar infinito de trevas - é amplamente creditado por ajudar a estimular o movimento ambiental.
Ver um buraco negro da vida real - ou sua silhueta, de qualquer maneira - "é o material da ficção científica", disse Harrison. E vimos apenas as primeiras fotos do projeto, ela acrescentou: "Elas só vão melhorar".
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O livro de Mike Wall sobre a busca por vida alienígena "Lá fora"(Grand Central Publishing, 2018; ilustrado por Karl Tate), saiu agora. Siga-o no Twitter @michaeldwall. Siga-nos no Twitter @Spacedotcom ou Facebook.
