Veja como essa imagem épica do buraco negro foi capturada

Veja como essa imagem épica do buraco negro foi capturada

A primeira foto de um buraco negro j√° pode ser um marco na ci√™ncia, mas o conjunto de telesc√≥pios usado para captur√°-la √© igualmente inovador. Os astr√īnomos divulgaram hoje a estranha imagem do buraco negro no centro da gal√°xia Messier 87 (M87), mas foi o culminar de v√°rios anos de trabalho em instala√ß√Ķes em todo o mundo.

O Messier 87 est√° pr√≥ximo, pelo menos em termos astron√īmicos. A gal√°xia el√≠ptica fica a aproximadamente 55 milh√Ķes de anos-luz da Terra, no aglomerado de Virgem. Na verdade, √© uma das gal√°xias mais massivas do universo local e foi descoberta por – e nomeada ap√≥s – Charles Messier desde 1781.

Embora a galáxia possa ter sido vista séculos atrás, o buraco negro supermassivo em seu centro permaneceu uma fonte de vários mistérios. Por exemplo, a NASA já havia visto um jato de partículas de alta energia saindo do centro da M87, movendo-se perto da velocidade da luz. Estende mais de mil anos-luz. Enquanto isso, o telescópio espacial Hubble avistou uma estranha bolha de matéria no jato, conhecida como HST-1, que brilha e diminui de uma maneira que deixou os cientistas confusos.

Você não pode ver um buraco negro Рapenas sua sombra

Parte do problema quando se trata de estudar buracos negros é o que os torna tão intrigantes em primeiro lugar: eles são tão vorazes que nem a luz pode escapar. O limite aceito de um buraco negro é o horizonte de eventos, o ponto no qual a luz não pode resistir à atração gravitacional. Sem energia escapando, é difícil imaginar o buraco negro.

A solução é procurar, não o próprio buraco negro, mas a sombra que ele lança. Além do horizonte de eventos, as enormes forças envolvidas superaquecerão os gases ao redor e outros materiais, além de distorcer o próprio espaço-tempo. Se Рcomo M87 é Рo buraco negro está no meio de uma região mais brilhante de gás brilhante, a curvatura gravitacional faz com que uma sombra seja feita.

√Č essa sombra que esta nova imagem capturou, um po√ßo de tinta no centro de uma nuvem brilhante de g√°s. Mesmo assim, o pr√≥prio buraco negro √© consideravelmente menor que a sombra: cerca de 2,5 vezes menor, na verdade. Ainda assim, tem cerca de 25 bilh√Ķes de quil√īmetros de di√Ęmetro.

Não há um telescópio forte o suficiente para ver M87

“Anos atr√°s, pens√°vamos que ter√≠amos que construir um telesc√≥pio espacial muito grande para imaginar um buraco negro”, disse Paul Hertz, diretor da divis√£o de astrof√≠sica da sede da NASA em Washington, sobre as novas descobertas. Embora isso n√£o fosse uma impossibilidade – e de fato a NASA est√° trabalhando em v√°rios projetos de telesc√≥pios superpoderosos -, deixou de capturar uma imagem de um buraco negro uma possibilidade distante. De fato, a probabilidade era de que um √ļnico telesc√≥pio capaz de ver o M87 em a√ß√£o estivesse a d√©cadas de frui√ß√£o.

Em vez disso, os cientistas se voltaram para o trabalho em grupo para ultrapassar essa estimativa. Em vez de um instrumento, o Event Horizon Telescope (EHT) combinou dados de oito, formando com efeito uma maneira superpoderosa de geração de imagens do M87.

ALMA, APEX, o telesc√≥pio IRAM de 30 metros, o telesc√≥pio James Clerk Maxwell, o telesc√≥pio grande milim√©trico Alfonso Serrano, o submil√≠metro, o submil√≠metro e o telesc√≥pio do p√≥lo sul e o telesc√≥pio do p√≥lo sul, todas as observa√ß√Ķes combinadas feitas em abril de 2017. Nenhum dos instrumentos √© fisicamente conectado. Em vez disso, eles salvaram os dados em discos r√≠gidos de alto desempenho e essas informa√ß√Ķes foram coletadas por supercomputadores no Instituto Max Planck de Radioastronomia e no MIT Haystack Observatory.

Tamb√©m n√£o era uma pequena quantidade de dados. Aproximadamente 350 terabytes por dia foram capturados por cada telesc√≥pio. Em vez de tentar enviar essas informa√ß√Ķes digitalmente, a equipe do EHT carregou as unidades nos avi√Ķes e as transportou para os locais dos supercomputadores.

Tempo é tudo

Com oito telesc√≥pios trabalhando em conjunto, a chave estava na obten√ß√£o exata dos dados de cada um. Cada um usou um rel√≥gio at√īmico para registrar com precis√£o o tempo de cada observa√ß√£o. Esses rel√≥gios usam masers de hidrog√™nio para precis√£o, que dependem de √°tomos de hidrog√™nio individuais para medir a frequ√™ncia.

O resultado √© o que o projeto EHT descreve como “um telesc√≥pio virtual do tamanho da Terra”. Utilizava principalmente radiotelesc√≥pios, embora ao mesmo tempo as observa√ß√Ķes fossem registradas nas bandas de raios X e raios gama.

‚ÄúAs observa√ß√Ķes do EHT usam uma t√©cnica chamada interferometria de linha de base muito longa (VLBI), que sincroniza instala√ß√Ķes de telesc√≥pios em todo o mundo e explora a rota√ß√£o do nosso planeta para formar um enorme telesc√≥pio do tamanho da Terra, observando um comprimento de onda de 1,3 mm. O VLBI permite que o EHT atinja uma resolu√ß√£o angular de 20 microssegundos – suficiente para ler um jornal em Nova York em um caf√© de cal√ßada em Paris ‚ÄĚEHT

N√£o foi apenas o conjunto de telesc√≥pios que deu trabalho. A equipe do EHT tamb√©m precisava criar algoritmos de processamento personalizados para os dados processados ‚Äč‚Äčnos dois locais de supercomputadores, para obter algo significativo dos muitos terabytes capturados.

Um telescópio que escala

Embora essa primeira imagem de um buraco negro possa ser um grande marco, é apenas o começo do trabalho que a equipe do EHT espera concluir. Embora oito locais estejam online hoje, em breve a matriz será expandida ainda mais. Três novos telescópios Рo IRAM NOEMA Observatory, o Greenland Telescope e o Kitt Peak Telescope Рestão programados para entrar em operação e se juntar à caça aos buracos negros.

Quando isso acontece, a expectativa √© de “sensibilidade substancialmente aumentada” para o projeto. Mais do que isso, por√©m, tamb√©m ser√° mais flex√≠vel. Diferentes telesc√≥pios em diferentes geografias s√£o afetados pelo clima, condi√ß√Ķes sazonais e outros fatores. Aumentar o n√ļmero de instrumentos que podem operar a qualquer momento, apesar dessas considera√ß√Ķes, dar√° ao EHT um intervalo de tempo muito mais amplo para capturar dados.

Por enquanto, os cientistas est√£o estudando esse primeiro cache de informa√ß√Ķes e √© prov√°vel que novas descobertas sigam a foto do buraco negro. Entre as quest√Ķes remanescentes est√£o mist√©rios, como para onde a energia sugada pelos buracos negros realmente vai, e por que as part√≠culas ao seu redor podem formar jatos de alta energia. Grandes perguntas que ser√£o necess√°rias para responder a um grande telesc√≥pio.

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