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Primeira foto de buraco negro confirma a teoria da relatividade de Einstein

Telescópios do mundo inteiro reunidos em rede numa espécie de super-telescópio terrestre conseguiram obter a primeira imagem precisa de um buraco negro. Os resultados reiteram a teoria da relatividade de Einstein. Por Kevin Pimbblet.
A primeira imagem de um buraco negro, no centro da galáxia M87. Foto Event Horizon Telescope.
A primeira imagem de um buraco negro, no centro da galáxia M87. Foto Event Horizon Telescope.

Os buracos negros são há muito tempo as super-estrelas da ficção científica. Mas a sua fama hollywoodesca é um pouco estranha porque ninguém tinha visto um — pelo menos até agora. Para quem precisa de ver para crer, pode agradecer ao Event Horizon Telescope (EHT), que acabou de nos oferecer a primeira imagem direta de um buraco negro. Este feito notável exigiu uma colaboração global para transformar a Terra num gigante telescópio e captar um objeto a milhares de triliões de quilómetros.

Sendo assombroso e inovador, o projeto do EHT não é apenas um desafio. É na verdade um teste sem precedentes para ver se as ideias de Einstein sobre a própria natureza do espaço e do tempo se confirmam em circunstâncias extremas, e lança o olhar mais próximo que obtivemos até hoje sobre o papel dos buracos negros no universo.

Para resumir: Einstein tinha razão.

Captar o incaptável

Um buraco negro é uma zona do espaço cuja massa é tão grande e densa que nem sequer a luz consegue escapar à sua atração gravitacional. Capturá-lo contra o fundo negro do além é uma tarefa quase impossível. Mas graças ao trabalho inovador de Stephen Hawking, sabemos que estas massas colossais não são apenas um abismo de onde nada sai. Os buracos negros são capazes não só de emitir grandes jatos de plasma, como a sua gravidade imensa também puxa fluxos de matéria para o seu núcleo.

Quando a matéria se aproxima do horizonte de eventos de um buraco negro — o ponto a partir do qual nem a luz escapa — esta forma um disco orbital. A matéria neste disco converte alguma da sua energia em fricção entre as partículas. Isto aquece o disco, tal como nós aquecemos as mãos esfregando-as num dia frio. Quanto mais próxima estiver a matéria, maior a fricção. A matéria mais próxima do horizonte de eventos irradia um grande brilho ao atingir o calor de centenas de sóis. Foi esta luz que o EHT detetou, junto com a "silhueta" do buraco negro.

Analisar estes dados e produzir uma imagem é uma tarefa hercúlea. Como astrónomo que estuda os buracos negros em galáxias distantes, é raro eu conseguir obter uma imagem clara sequer de uma estrela nessas galáxias, muito menos do buraco negro no centro delas.

A equipa do EHT decidiu concentrar-se em dois dos buracos negros supermassivos mais próximos de nós — na grande galáxia em forma de elipse M87, e em Sagitário A, no centro da nossa Via Láctea.

Para dar uma ideia da dificuldade da tarefa: embora o buraco negro da Via Láctea tenha uma massa de 4,1 milhões de sóis e um diâmetro de 60 milhões de quilómetros, ele encontra-se a 250 614 750 218 665 392 quilómetros de distância da Terra — o equivalente a ir de Londres a Nova Iorque 45 triliões, ou milhões de milhões de vezes. Como a equipa do EHT comentou, isto é como estar em Nova Iorque a tentar contar os sulcos de uma bola de golfe em Los Angeles, ou fotografar uma laranja na lua a partir da Terra.

Para fotografar um objeto tão impossivelmente distante, a equipa do EHT precisaria de um telescópio tão grande como a própria Terra. Não existindo uma máquina desse tamanho, a equipa ligou entre si telescópios um pouco por todo o mundo e combinou os dados recolhidos por eles. Para captar uma imagem precisa a uma tal distância, os telescópios tinham de ter grande estabilidade e as suas leituras sincronizadas na perfeição.

Para atingir este feito, a equipa usou relógios atómicos tão precisos que a cada 100 milhões de anos perdem apenas um segundo. Os 5 mil Terabytes de dados recolhidos ocuparam centenas de discos duros que tiveram de ser transportados e ligados fisicamente a um supercomputador, que corrigiu as diferenças de tempo nos dados e produziu a imagem do buraco negro.

Relatividade geral reiterada

Assisti com muita excitação ao vídeo em direto que revelou a imagem do buraco negro no centro da M87 pela primeira vez.

A primeira e mais importante conclusão é que Einstein estava certo. De novo. A sua teoria da relatividade geral já passou dois testes sérios nas condições mais extremas do universo nos últimos anos. Neste caso, a teoria de Einstein previu as observações recolhidas da M87 com uma precisão infalível, e parece ser a descrição correta da natureza do espaço, do tempo e da gravidade.

As medidas de velocidade da matéria em torno do centro do buraco negro são consistentes com o cenário em que se está próximo da velocidade da luz. A partir da imagem, os cientistas do EHT determinaram que o buraco negro da M87 tem 6,5 mil milhões de vezes a massa do Sol e 40 mil milhões de quilómetros de largura — maior que órbita de Júpiter à volta do Sol, que leva 200 anos a completar-se.

O buraco negro da Via Láctea revelou-se por enquanto impossível de retratar numa imagem precisa, devida a uma variabilidade rápida nas emissões de luz. Esperemos que mais telescópios venham a juntar-se em breve à bateria do EHT, de forma a obter imagens mais claras destes objetos fascinantes. Não tenho dúvidas de que num futuro próximo seremos capazes de olhar para o coração negro da nossa própria galáxia.

Por Kevin Pimbblet, professor de Física da Universidade de Hull. Artigo original publicado em The Conversation. Tradução para o esquerda.net de José Borges Reis.

Está disponível em acesso livre um número especial da revista Astrophysical Journal Letters com os dados do projeto EHT.

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