Universo em 60 segundos: A primeira imagem da sombra de um Buraco Negro

Kazuhiro Hada, National Astronomical Observatory of Japan. CAPJournal, Número 26, outubro de 2019.

No início de 2019, o mundo foi surpreendido por um dos maiores avanços astronômicos desta década: a primeira imagem da sombra de um Buraco Negro. Mesmo para os astrônomos, os Buracos Negros são um dos objetos mais misteriosos do Universo.

Cerca de um século atrás, a existência de um buraco negro foi prevista a partir da Teoria Geral da Relatividade de Einstein. Sua forte gravidade distorce o espaço-tempo circundante e qualquer coisa próxima, até mesmo a luz, pode ser absorvida no Buraco Negro.

Os astrônomos teorizam que exista um enorme Buraco Negro no centro de quase todas as Galáxias.

Embora um Buraco Negro em si não brilhe, a matéria que se acumula em torno do Buraco Negro torna-se tão quente que emite uma intensa radiação. Como resultado, espera-se que o Buraco Negro seja retratado como uma “sombra” escura cercada por um anel brilhante de emissões. No entanto, a extensão angular da sombra é tão pequena no céu que nenhuma imagem direta da sombra do Buraco Negro jamais foi obtida. Mesmo para o Buraco Negro supermassivo mais próximo, uma resolução angular pelo menos 1000 vezes melhor do que o Telescópio Espacial Hubble seria necessária para conseguir uma resolução espacial suficiente para ver sua sombra.

Portanto, esse feito de imagem exigiu que astrônomos de todo o mundo montassem uma rede global de radiotelescópios chamada Event Horizon Telescope (EHT). O radio telescópio resultante com diâmetro do tamanho da Terra alcançou uma resolução angular superfina capaz de capturar a imagem do Buraco Negro. As observações iniciais começaram em abril de 2017, quando o EHT observou o núcleo da M87, uma galáxia elíptica supergigante localizada a 55 milhões de anos-luz da Terra.

A M87 está em uma região da Constelação de Virgem, repleta de galáxias, o Aglomerado de Galáxias de Virgem.

Fonte: APOD, Aglomerado de Galáxias de Virgem. https://apod.nasa.gov/apod/ap110422.html

Após cuidadosa calibração e análise de dados que durou dois anos, a equipe divulgou a primeira imagem EHT da M87*, o centro da galáxia Messier 87, em abril de 2019 (Figura 1).

Fonte: La Voz de Galícia, ES.

Fonte: APOD, NASA. https://apod.nasa.gov/apod/ap190427.html

A imagem revela um anel circular brilhante em torno de uma área central escura. A característica observada está em belo acordo a previsão da teoria de Einstein, bem como as recentes simulações de supercomputadores de última geração. Além disso, a partir do diâmetro observado do anel, a massa do buraco negro central foi determinada como 6,5 bilhões de vezes a do Sol.

A detecção da sombra escura é a primeira evidência visual de um Buraco Negro e mostra a extrema distorção real do espaço-tempo perto do horizonte de eventos. Esta imagem abre uma nova janela para a Física e Astronomia de Buracos Negros. A rede EHT ainda está evoluindo rapidamente adicionando mais estações e aumentando a sensibilidade. Outras observações do EHT de M87* e outros Buracos Negros supermassivos próximos produzirão imagens de maior qualidade e a possibilidade de filmes, o que nos permitirá observar com detalhes ainda maiores a Física dos Buracos Negros e dinâmica de gases.

Fonte: APOD, NASA. Primeira imagem da sombra de um Buraco Negro. https://apod.nasa.gov/apod/ap190411.html

Figura 1. A primeira imagem da sombra de um Buraco Negro, localizado no centro da Galáxia M87 que pertence ao Aglomerado de Galáxias de Virgem. Crédito: Colaboração EHT