O fascinante cintilar do primeiro buraco negro a ser captado em imagem

Cientistas rastrearam uma oscilação de brilho em torno de M87 *, o primeiro buraco negro a ser fotografado.

Quando os cientistas apresentaram a primeira imagem de um buraco negro no ano passado, o feito foi saudado como um avanço extraordinário.

Agora eles reavaliaram alguns dos dados de imagem que foram adquiridos nos anos anteriores àquele momento histórico.

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E isso nos dá algumas novas perspectivas sobre o objeto conhecido como M87*, que tem a massa descomunal de 6,5 bilhões de sóis.

Uma das revelações foi que o brilho do buraco negro oscila com o tempo.

Este é provavelmente o resultado de o M87* fragmentar e consumir a matéria próxima capturada pela atração feroz de sua gravidade.

A matéria, aquecida a bilhões de graus, se contorce e vira através de intensos campos magnéticos. E ao fazer isso, a região de brilho vista no anel de gás que circunda o buraco negro parece oscilar.

"O que vemos é o fluxo de matéria girando e finalmente mergulhando no horizonte de eventos, mas essa matéria, esse fluxo de plasma, de gás, é muito turbulento", explica o Dr. Maciek Wielgus, astrônomo da Universidade Harvard.

"Nós esperamos essa turbulência. Há o que é chamado de instabilidade magneto-rotacional nesta turbulência. E, por essa razão, há alguma estocasticidade (aleatoriedade no comportamento); parece que bolhas de brilho se formam em locais diferentes", disse ele à BBC News.

Observatório virtual

A imagem histórica do M87*, divulgada em abril de 2019, foi capturada pelo Event Horizon Telescope (EHT).

Este é um "observatório virtual". Ele conecta uma série de oito receptores de rádio ? do Polo Sul ao Havaí, às Américas e Europa ? para imitar a resolução que você obteria com um único telescópio do tamanho da Terra.

Os astrônomos descrevem a resolução alcançada como 42 microssegundo de arco. Para o leigo, trata-se de uma definição de imagem que equivale a "poder assistir a um jogo de bilhar, ou snooker, na Lua, de poder seguir o movimento das bolas", disse o dr. Wielgus.

E é disso que você precisa se quiser uma visão detalhada de um objeto ? mesmo um tão grande quanto M87* ? que está a 53 milhões de anos-luz (aproximadamente 500 milhões de trilhões de quilômetros) de distância.

O que vimos no ano passado em jornais, sites e reportagens de TV foi um objeto em forma de rosquinha ? o disco de acreção, que é um anel de gás superaquecido girando em torno de uma região central escura onde se acredita que fica o buraco negro.

A imagem surgiu a partir de uma única semana de observações conjuntas pelo EHT em rede ? seguido por um longo período de processamento e análise de computador.

Mas, é claro, para se chegar a esse momento, foram necessários muitos anos de preparação, de tentativa e erro, e com menos receptores de rádio do que na configuração EHT final.

E são os dados de todos esses testes, desde 2009, que o dr. Wielgus e seus colegas revisitaram e descreveram em um artigo publicado no The Astrophysical Journal.

O que eles fizeram, em suma, foi reavaliar esse material de arquivo com base em tudo o que aprenderam na produção da imagem final de 2019.

O que é um buraco negro?

• Um buraco negro é uma região do espaço onde a matéria colapsou sobre si mesma.
• A atração gravitacional é tão forte que nada, nem mesmo a luz, pode escapar.
• Os buracos negros surgem do desaparecimento explosivo de certas estrelas grandes.
• Mas alguns são realmente gigantescos e têm bilhões de vezes a massa do nosso sol.
• Não se sabe como esses "monstros", que são encontrados no centro das galáxias, foram formados.
• Os buracos negros são detectados pela forma como influenciam seu ambiente.

Eles não conseguem nos fornecer imagens completas a partir dos dados antigos, mas, usando modelos, eles conseguem extrair detalhes para confirmar certas características e comportamentos no M87* que provavelmente já estavam presentes naqueles anos anteriores.

"Nenhum dos períodos de dados mais antigos foi tão bom quanto esse [da imagem de 2019]", disse o professor Anton Zensus, diretor do Instituto Max Planck de Radioastronomia, na Alemanha, e diretor-fundador do EHT.

"Mas todos eles podem ser examinados, sabendo-se que existe uma estrutura de anel subjacente ali. E então, se você restringiu as condições iniciais para examinar esses dados, então essa estrutura de anel é realmente aparente em todas essas sessões, desde 2009. Portanto, a importância disso é que confirmamos o resultado [de 2019] observando os dados mais antigos."

Reconhecer uma mudança de posição do brilho no disco de acreção do M87* é um dos resultados da pesquisa.

Outro é a simples confirmação da constância do diâmetro desta estrutura de anel e, portanto, do diâmetro do próprio buraco negro ? ou mais exatamente de seu horizonte de eventos: a zona dentro da qual a velocidade necessária para escapar da atração da gravidade excede até mesmo a velocidade de luz.

Para o M87*, essa "superfície" tem cerca de 40 bilhões de km de diâmetro. Pense em uma região do espaço com cerca de duas vezes o tamanho de nosso Sistema Solar.

Outra coisa que esta pesquisa faz é nos dar um vestígio da capacidade futura do EHT.

Com ela, se você rodar muitos anos de dados juntos, deveria ser possível fazer filmes da atividade nas proximidades dos buracos negros.

Mas isso exigirá que mais receptores de rádio sejam incorporados ao EHT e que os períodos de observação sejam estendidos.

No momento, o EHT funciona apenas durante alguns dias por ano no final de março, início de abril, porque esta é a época do ano em que as condições climáticas de observação são normalmente boas em todas as diferentes estações de rádio ao redor do globo.