Os astrônomos orquestraram telescópios de antenas de rádio em todo o mundo em uma câmera virtual do tamanho da Terra para um novo experimento ousado, tentando fornecer a primeira imagem de um buraco negro. A colaboração do telescópio está definida como faça um grande anúncio de resultados esta semana, e os membros também descreveram sua abordagem de pesquisa em uma palestra em março.
Os buracos negros são deformações extremas no espaço-tempo que são tão fortes que sua enorme gravidade nem deixa a luz escapar quando chega perto o suficiente.
A idéia dos astrônomos é fotografe a silhueta opaca circular de um buraco negro elenco sobre um fundo brilhante. A borda da sombra é o horizonte de eventos, o ponto sem retorno de um buraco negro. Uma imagem vale mais que mil palavras e uma fotografia de um buraco negro seria uma ferramenta importante para entender a astrofísica, a cosmologia e o papel dos buracos negros no universo.
Se um astronauta colocasse uma laranja na superfície da lua, seria muito difícil ver as frutas cítricas da Terra. Buracos negros são tão difíceis de detectar, disse Sheperd Doeleman, diretor de um ambicioso projeto chamado Telescópio Event Horizon.
Doeleman compartilhou essa anedota com uma audiência em um painel no festival South by Southwest (SXSW) em Austin, Texas, no mês passado. Doeleman e colegas colaboradores Sera Markoff, Peter Galison e Dimitrios Psaltis esclareceram como o projeto funciona durante o evento SXSW "EHT: Um esforço planetário para fotografar um buraco negro."
Buracos negros são estruturas maciças quando comparados a planetas e humanos. Mas o que nos parece grande, em escala galáctica, é pequenininho. Portanto, fotografar o horizonte de eventos de um buraco negro é complicado.
"Um dos alvos do EHT é cerca de 10% do tamanho do nosso sistema solar", disse Sera Markoff, astrofísica da Universidade de Amsterdã, durante o painel. O buraco negro supermassivo no centro da Via Láctea, chamado Sagitário A *, é do tamanho da órbita de Mercúrio, acrescentou Doeleman.
Se uma nave espacial pudesse expulsar os astrônomos da Via Láctea, que é cerca de 50 bilhões de vezes maior que o Sagitário A *, segundo Markoff, localizar esse buraco negro entre os bilhões de outras estrelas e planetas da galáxia seria bastante complicado.
Para observar o buraco negro supermassivo no centro da Via Láctea, ou para ver outros alvos do projeto - o buraco negro supermassivo no centro da galáxia elíptica supergigante Messier 87 - a equipe do EHT teve que transformar a Terra em um telescópio virtual plataforma. Isso ocorre porque o poder de um telescópio para resolver imagens é limitado ao tamanho de seu prato e, ao usar uma variedade de instrumentos em todo o mundo, a equipe está efetivamente dividindo o prato e espalhando as peças globalmente para criar um grande espaço.
Os observatórios de radiotelescópio envolvidos nas observações do EHT em 2017 foram o ALMA (Atacama Large Millimeter / submillimeter Array no Chile; APEX (Atacama Pathfinder Experiment) no Chile; IRAM 30m (Instituto de Radioastronomia Millimétrica) na Espanha; LMT (Large Millimeter Telescope) no México; SMT (Submillimeter Telescope) no Arizona; JCMT (James Clerk Maxwell Telescope) no Havaí; SMA (SubMillimeter Array) no Havaí; e SPT (South Pole Telescope) na Antártica.
Observações coordenadas também foram feitas nas bandas de raios X e gama.
Sagitário A * está inativo, o que significa que não consome ativamente muitas estrelas e gás próximos, liberando radiação. Um buraco negro ativo espreita dentro do Messier 87. Para ver o buraco negro supermassivo da vizinhança e o mais distante, os telescópios precisam observar "toda a gama do espectro eletromagnético, do rádio aos raios gama", disse Markoff.
Einstein estava 100% certo?
No núcleo do projeto, seus 200 cientistas querem responder a duas perguntas, de acordo com Psaltis, astrônomo e físico da Universidade do Arizona. A primeira é simplesmente se é possível fotografar um buraco negro. Mas a segunda coisa importante que eles perguntam é se Einstein estava 100% certo sobre como os buracos negros se comportam.
"Einstein nos disse há 100 anos exatamente qual deveria ser o tamanho e a forma dessa sombra [do buraco negro]. Se pudéssemos colocar uma régua sobre essa sombra, poderíamos testar a teoria de Einstein sobre os limites do buraco negro". Doeleman disse.
A equipe também queria criar modelos que descrevessem buracos negros em várias circunstâncias, que serão comparados com as observações do EHT.
No trabalho descrito no SXSW, a equipe usou unidades de processamento gráfico (GPUs), como as usadas em seus consoles de videogame favoritos ou em seu computador, para modelar todas as variedades hipotéticas de um ambiente de buraco negro. Eles produziram centenas de gigabytes de dados de volume 3D para modelar as possibilidades. Psaltis disse que fótons, plasma, gás e campos magnéticos são descritos na previsão de um buraco negro.
Assim que obtêm um, a equipe pode comparar uma imagem da sombra de um buraco negro com os diferentes cenários processados pelas GPUs, a fim de fazer a simulação mais realista de como um buraco negro se comporta, com base em nossa compreensão atual da física.
"O que a imagem do buraco negro poderia fazer por nós, se conseguirmos, seria pegar algo que fosse o mais extremo, a previsão mais estranha da relatividade geral, uma das grandes realizações da mente humana [e] combiná-la com a eletrônica mais avançada, com uma colaboração em escala planetária, com as estatísticas mais avançadas [e] novas técnicas de imagem ", disse Galison, professor da Universidade de Harvard, durante o painel. "É como fazer uma nova câmera com um novo tipo de filme, um novo tipo de lente, combinando-a com outras câmeras, de uma só vez, e se isso pudesse acontecer, se pudéssemos realmente entrar e ver bem de perto . "
Galison acrescentou que a primeira imagem de um buraco negro provaria, sem sombra de dúvida - trocadilhos - que essas estruturas gigantescas, poderosas e ilusórias existem.
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