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Esta quarta-feira vamos ver um buraco negro pela primeira vez?

Cientistas podem divulgar esta quarta-feira a primeira imagem de um buraco negro, o resultado do projecto do Telescópio Event Horizon. O anúncio internacional do marco da astrofísica será feito em seis conferências de imprensa simultâneas.

O que se espera é uma imagem de uma sombra com o desenho de uma forma circular. Será com uma imagem deste género que o teste observacional do projecto do Telescópio Event Horizon (EHT, na sigla em inglês) vai conseguir validar a teoria da relatividade geral de Einstein, de 1915. Os buracos negros são ainda um dos maiores enigmas do universo. Se se confirmar a expectativa dos especialistas em todo o mundo, os cientistas vão divulgar esta quarta-feira a primeira imagem alguma vez obtida de um buraco negro. Um marco histórico da astrofísica que será anunciado em seis conferências de imprensa simultâneas.

Bruxelas, Washington, Santiago, Xangai, Taipei e Tóquio. As seis cidades estarão unidas nesta quarta-feira por um acontecimento único, aguardado com enorme expectativa. Para já, o anúncio oficial apenas refere que nas várias conferências de imprensa que vão decorrer simultaneamente será divulgado “um resultado inovador do projecto do EHT”, uma parceria internacional formada em 2012 para observar através de vários telescópios o ambiente nas proximidades de um buraco negro. O que os cientistas esperam é que esta quarta-feira seja apresentada a imagem do “monstro celeste” que existe na nossa galáxia e que é conhecido como Sagitário A. Este buraco negro supermaciço que está no coração da Via Láctea encontra-se a 26.000 anos-luz de distância, o tempo que a luz emitida pela estrela na vizinhança do buraco negro demora a chegar até nós. Chamam-lhe monstro por causa da gigantesca quantidade de matéria que possui, mais precisamente, quatro milhões de vezes a massa do Sol. Em 2002, uma equipa de cientistas, apresentou provas na revista Nature de que Sagitário A era o buraco negro monstruoso no centro da nossa galáxia. 

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Ilustração da agência espacial norte-americana de um buraco negro NASA

Além da população ‘estelar’ de buracos negros, pensa-se que existem também buracos negros no centro de grande parte das galáxias conhecidas. ​No centro da nossa própria galáxia, a Via Láctea (na direcção da constelação de Sagitário) há já mais de duas décadas que os astrónomos seguem as órbitas de algumas estrelas, revelando indirectamente a presença de uma pequena região, pelo menos até agora invisível para os telescópios, onde está concentrada uma massa equivalente a cerca de quatro milhões de sóis”, conta ao PÚBLICO o físico João Rosa, investigador da Universidade de Aveiro que se dedica a esta área

Embora os cientistas envolvidos no projecto se tenham recusado a divulgar pormenores sobre a descoberta antes do anúncio formal, o objectivo deste esforço internacional do EHT é claro. “É um projecto visionário para tirar a primeira fotografia de um buraco negro. Somos uma colaboração de mais de 200 pessoas internacionalmente “, afirmou, em Março, no Texas, o astrofísico Sheperd Doeleman, director do EHT do Centro de Astrofísica Harvard & Smithsonian, citado pela Reuters.

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A imagem, se for divulgada, vai colocar à prova um pilar científico: a teoria da relatividade geral do físico Albert Einstein, que tinha como objectivo explicar as leis da gravidade e sua relação com outras forças naturais. Além do Sagitário A, os cientistas também se focaram num outro buraco negro supermaciço que está no centro da galáxia M87 na direcção da constelação Virgo, com uma massa que terá entre 3,5 e 6 mil milhões de vezes a do Sol e localizado a 54 milhões de anos-luz da Terra.

Existem vários tipos de buracos negros, com vários tamanhos. São entidades extraordinariamente densas e muitos deles são formados quando as estrelas (maiores do que o nosso Sol) colapsam no final do seu ciclo de vida. Buracos negros supermaciços são os maiores que existem, devorando matéria e radiação e que se pensa que resultam da fusão com outros buracos negros. Os cientistas descrevem um buraco negro como “uma distorção extrema no espaço-tempo” e o que poderemos ver nas imagens é a deformação da luz que vem do fundo, para lá do buraco negro. 

“Os buracos negros são uma das previsões mais fascinantes da teoria da Relatividade Geral, correspondendo a regiões do Universo em que o espaço e o tempo (na realidade o “espaço-tempo” dado que espaço e tempo não são conceitos independentes segundo esta teoria) são de tal forma deformados que nem a luz (que se move à maior velocidade permitida) consegue escapar destas regiões”, explica João Rosa. 

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Ilustração de um buraco negro rodeado por um enxame de estrelas REUTERS/HO/NASA/Space Telescope Science Institute

Sheperd Doeleman já tinha anunciado que os investigadores envolvidos no projecto EHT conseguiram os primeiros dados em Abril de 2017 fornecidos por uma rede global de radiotelescópios. Os telescópios que desde o início desta missão recolheram e registaram estes dados estão localizados no Arizona e Havai, nos EUA, México, Chile, Espanha e Antárctida. Mais tarde, também houve telescópios em França e na Gronelândia que se juntaram à rede.

O facto de os buracos negros não permitirem que a luz escape faz com que seja difícil visualizá-los. O que vamos ver será uma imagem com falsas cores para representar os comprimentos de onda de rádio. Na verdade, os registos obtidos no EHT não formam sequer uma imagem completa, existindo algumas falhas nos dados conhecidos como “pontos cegos”. A imagem que será divulgada será uma reconstituição das informações recolhidas preenchendo os dados que faltam. Seriam precisos milhares de telescópios — algo que apenas para mencionar a componente financeira seria insustentável — para conseguir uma fotografia sem “pontos cegos”. No fundo, e usando a analogia que é proposta pelos cientistas, as informações que temos é como se estivéssemos a ouvir uma música a tocar num piano sem algumas teclas e depois tivéssemos de reconstituir a música, preenchendo os “silêncios” no meio. A reconstituição, neste caso, faz-se com o recurso a um algoritmo. 

“Como o buraco negro é extremamente compacto em termos astronómicos (cerca de dez vezes menor do que a distância entre a Terra e o Sol) e está a uma distância da Terra dezenas de milhares de milhões de vezes superior ao seu tamanho, é necessária uma enorme resolução para conseguir discernir a sua ‘sombra'”, confirma João Rosa, referindo-se ao buraco negro supermaciço que está no centro da nossa galáxia. O físico adianta ainda que seria necessário recorrer a “um telescópio com o tamanho da Terra de modo a conseguir colectar luz suficiente para ver detalhes tão pequenos”. Assim, explica, “em alternativa, é possível combinar a luz colectada por vários telescópios ligados em rede e distribuídos por vários pontos da Terra”. E esta é a ideia fundamental do Telescópio ​Event Horizon. 

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Cientistas esperam ver uma sombra com uma forma circular EHT/Katie Bouman

Os cientistas estarão à procura de um anel de radiação e matéria a circular a uma grande velocidade na borda do horizonte de eventos — ou seja, à volta de uma região de escuridão que representa o verdadeiro buraco negro. Este anel captado pelos telescópios é conhecido como a sombra ou silhueta do buraco negro. Para que tudo bata certo com a teoria de Einstein e com as equações apresentadas há mais de cem anos, o que devemos ver é algo muito preciso em termos de tamanho e forma. “A forma da sombra será quase um círculo perfeito na teoria de Einstein”, refere o astrofísico da Universidade do Arizona, Dimitrios Psaltis, cientista do projecto do EHT. Este é assim o teste observacional da teoria de Einstein.

“A expectativa é grande entre a comunidade científica, dado que poderá constituir a primeira observação directa de um buraco negro. Há cerca de três anos foi dado um passo gigante neste sentido com a detecção das ondas gravitacionais emitidas por uma colisão de buracos negros (que é também em si mesma uma forma de visualizar estes buracos negros), mas a forma da “sombra” do buraco negro supermaçico no centro da nossa galáxia poderá dar-nos informações inéditas sobre a deformação que este provoca no espaço circundante, e que é prevista com elevada precisão pela teoria da Relatividade Geral”, refere João Rosa. Assim, constata o investigador, em conjunto com a detecção de ondas gravitacionais, “este resultado poderá abrir uma nova janela para a observação do Universo e para a nossa compreensão das leis da Física que o regem”.

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O que vamos ver é uma reconstrução dos dados recolhidos pela rede de radiotelescópios EHT/Katie Bouman

O físico da Universidade de Aveiro lembra ainda que a teoria de Einstein tem passado inúmeros testes, mas ainda não foi realmente testada na vizinhança de um buraco negro, onde os seus efeitos mais surpreendentes são mais pronunciados. A deformação do espaço-tempo nas proximidades do buraco negro deve ter uma forma circular. E se a sombra de um buraco negro tiver uma outra forma surpreendente? “Se a forma da sombra do buraco negro no centro da Via Láctea for diferente do previsto, poderá significar que a teoria de Einstein precisa de ser revista, ou pelo menos alargada de modo a explicar estas observações”, responde João Rosa. Dimitrios Psaltis é mais radical: “Se virmos uma coisa diferente do que a teoria prevê, então voltamos à estaca zero”. 

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EHT/Ana Torres Campos