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Astrônomos capturam primeira imagem de buraco negro

Oito radiotelescópios terrestres, frutos de colaboração internacional, fizeram a imagem

Telescópio de Horizonte de Eventos (EHT)  – um conjunto de oito radiotelescópios terrestres espalhados pelo planeta, frutos de colaboração internacional – foi projetado para capturar imagens de um buraco negro.

Hoje, em conferências de imprensa coordenadas em todo o mundo, os pesquisadores da EHT divulgaram que tiveram sucesso e revelaram a primeira evidência visual direta de um buraco negro supermassivo e sua sombra.

O avanço foi anunciado em uma série de seis artigos publicados em uma edição especial da Astrophysical Journal Letters . A imagem revela o buraco negro no centro de Messier 87, uma enorme galáxia no aglomerado de galáxias vizinhas de Virgem. Este buraco negro está a 55 milhões de anos-luz da Terra e tem uma massa de 6,5 bilhões de vezes a massa do Sol.

“Este é um grande dia para a astrofísica”, disse a diretora da NSF, France Córdova. “Estamos vendo o invisível. Buracos negros têm permeado a imaginação por décadas. Eles têm propriedades exóticas e são misteriosos para nós. No entanto, com mais observações como esta, eles estão mostrando seus segredos. É por isso que a NSF existe. Nós capacitamos cientistas e engenheiros para iluminar o desconhecido, para revelar a majestade sutil e complexa do nosso Universo.”

O EHT liga telescópios ao redor do globo para formar um telescópio virtual do tamanho da Terra com sensibilidade e resolução sem precedentes. O EHT é o resultado de anos de colaboração internacional e oferece aos cientistas uma nova maneira de estudar os objetos mais extremos do Universo previstos pela relatividade geral de Einstein durante o ano do centenário do experimento histórico que primeiro confirmou a teoria.

“Nós tiramos a primeira foto de um buraco negro”, disse o diretor do projeto da EHT, Sheperd S. Doeleman, do Centro de Astrofísica | Harvard e Smithsonian. “Este é um feito científico extraordinário, realizado por uma equipe de mais de 200 pesquisadores.”

A Fundação Nacional de Ciências (NSF) desempenhou um papel fundamental nesta descoberta, financiando investigadores individuais, equipes científicas interdisciplinares e instalações de pesquisa de radioastronomia desde o início da EHT. Nas últimas duas décadas, a NSF financiou diretamente mais de US $ 28 milhões em pesquisa da EHT, o maior compromisso de recursos para o projeto.

Buracos negros são objetos cósmicos extraordinários com massas enormes, mas tamanhos extremamente compactos. A presença desses objetos afeta seu ambiente de maneiras extremas, distorcendo o espaço-tempo e superaquecendo qualquer material circundante.

“Se imersos em uma região brilhante, como um disco de gás incandescente, esperamos que um buraco negro crie uma região escura semelhante a uma sombra – algo previsto pela relatividade geral de Einstein que nunca vimos antes”, explicou o presidente da comissão. O Conselho Científico do EHT, Heino Falcke, da Universidade Radboud, Holanda. “Essa sombra, causada pela flexão gravitacional e captura de luz pelo horizonte de eventos, revela muito sobre a natureza desses objetos fascinantes e nos permitiu medir a enorme massa do buraco negro de M87.”

Múltiplas calibrações e métodos de imagem revelaram uma estrutura em forma de anel com uma região central escura – a sombra do buraco negro – que estava presente em várias observações independentes do EHT.

“Uma vez que tínhamos certeza de que possuíamos a imagem da sombra, podíamos comparar nossas observações a extensos modelos de computador que incluem a física do espaço distorcido, matéria superaquecida e campos magnéticos fortes. Muitas das características da imagem observada combinam surpreendentemente com nossa compreensão teórica” comenta Paul TP Ho, membro do Conselho do EHT e Director do Observatório da Ásia Oriental. “Isso nos deixa confiantes sobre a interpretação de nossas observações, incluindo nossa estimativa da massa do buraco negro.”

Criar o EHT foi um desafio formidável que exigiu a atualização e conexão de uma rede mundial de oito telescópios pré-existentes implantados em uma variedade de locais desafiadores com alta altitude. Esses locais incluíam vulcões no Havaí e no México, montanhas no Arizona e na Sierra Nevada espanhola, o deserto chileno de Atacama e a Antártida.

As observações do EHT usam uma técnica chamada interferometria de linha de base muito longa (VLBI), que sincroniza instalações de telescópio em todo o mundo e explora a rotação do planeta para formar um enorme telescópio do tamanho da Terra, observando um comprimento de onda de 1,3 mm. O VLBI permite que o EHT obtenha uma resolução angular de 20 micro-segundos de arco – o suficiente para ler um jornal em Nova York a partir de um café na calçada em Paris.

Os telescópios que contribuíram para esse resultado foram ALMA APEX , o IRAM telescópio de 30 metros , o  telescópio James Clerk Maxwell , o Large Millimeter Telescope Alfonso Serrano, o Submillimeter Array, o telescópio Submillimeter, e o Telescópio do Pólo Sul . Petabytes de dados brutos dos telescópios foram combinados por supercomputadores altamente especializados hospedados pelo Instituto Max Planck de Radioastronomia MIT Haystack Observatory.

A construção do EHT e as observações anunciadas hoje representam o ponto culminante de décadas de trabalho observacional, técnico e teórico. Este exemplo de trabalho em equipe global exigiu uma colaboração intensa de pesquisadores de todo o mundo. Treze instituições parceiras trabalharam juntas para criar o EHT, usando tanto a infraestrutura pré-existente como o apoio de várias agências. O principal financiamento foi fornecido pela Fundação Nacional de Ciência dos EUA, pelo Conselho Europeu de Pesquisa (ERC) da UE e por agências de financiamento no Leste Asiático.

“Conseguimos algo que se presume impossível apenas há uma geração”, concluiu Doeleman. “Avanços na tecnologia, conexões entre os melhores observatórios de rádio do mundo e algoritmos inovadores se uniram para abrir uma janela totalmente nova sobre os buracos negros e o horizonte de eventos.”

Fundação Nacional de Ciências