Seguidores

segunda-feira, 3 de abril de 2017

Telescópio mundial pode finalmente ver o horizonte de eventos do buraco negro da nossa galáxia

No início do próximo mês uma equipe internacional de astrônomos tentará realizar uma das mais espetaculares façanhas da história da astronomia: observar o buraco negro supermassivo que habita o centro da nossa galáxia, a Via Láctea.



No ano passado, os pesquisadores “ouviram” buracos negros pela primeira vez, quando detectaram as ondas gravitacionais que se desencadearam quando dois deles entraram em colapso e se fundiram. Agora, eles querem ver um buraco negro, ou pelo menos sua silhueta. No próximo mês, os astrônomos irão aproveitar os radiotelescópios em todo o globo para criar o equivalente a um único supertelescópio terrestre — um instrumento suficientemente poderoso, eles esperam, para obter imagem de buracos negros iluminados pelo gás incandescente girando em torno deles. Os alvos da rede de telescópio é o buraco negro supermassivo no coração de nossa galáxia  Via Láctea, conhecido como Sagitário A* (ou Sgr A*), e um outro ainda maior na vizinha galáxia M87.



(No próximo mês, os pesquisadores vão ligar telescópios ao redor do mundo em uma tentativa de obter uma imagem do buraco negro no centro de nossa galáxia. Crédito: Science.)
Observações anteriores usando este Telescópio do Horizonte de Evento (EHT, na sigla em inglês) sem o elenco completo de telescópios renderam resultados tentadores, mas em imagens os dois buracos negros permaneceram bolhas sem características. Este ano, pela primeira vez, o EHT vai acrescentar os “pratos” do Chile e da Antártida, melhorando sua resolução e aumentando as expectativas. Os astrônomos agora esperam ver como os buracos negros castiga o gás quente em torno deles em discos de acreção e vomitam jatos de matéria. Eles também esperam traçar o tamanho e a forma do horizonte de eventos — a fronteira teórica ao redor de um buraco negro a partir da qual a força da gravidade é tão forte que nada, nem mesmo a luz, pode escapar, pois a sua velocidade é inferior à  velocidade de escape do buraco negro — para testar se a teoria da gravidade de Albert Einstein, a relatividade geral, ainda funciona sob tais condições extremas.
“É uma experiência muito ambiciosa e corajosa”, diz o astrofísico teórico Roger Blandford, da Universidade de Stanford, em Palo Alto, Califórnia, que não está envolvido no projeto. Blandford acredita que o EHT pode não apenas mostrar como os buracos negros funcionam, mas também fornercer uma mensagem mais fundamental. “Isso validará esta notável proposição: que os buracos negros são comuns no universo. É ver para crer”.
O EHT usa sua pontaria apenas uma vez por ano, quando o tempo bom e favorável, quando ambos os buracos negros estão visíveis no céu, e quando é possível ter tempo em todos os observatórios em torno do globo. Este ano, a equipe vai observar por cinco noites durante uma janela de 10 noites, de 5 a 14 de abril. Em seguida, começa um intenso esforço de processamento dos dados, que pode levar um ano antes de saber se eles conseguiram. “É um exercício de gratificação tardia, gratificação atrasada ao quadrado”, disse o diretor do EHT, Shep Doeleman, no Centro de Astrofísica Harvard-Smithsonian em Cambridge, Massachusetts.

1. Telescópio do Polo Sul. 2. Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA, Chile). 3. Large Milimeter Telescope (México). 4. Submillimeter Telescope (Arizona, Estados Unidos). James Clerk Maxwell Telescope Submillimeter Array (Havaí). 6. IRAM 30-Metros (Espanha) Créditos: gráfico de A. Cuadra (adaptado)/ Science; Telescópio do Horizonte de Eventos (dados)
Observar buracos negros é um desafio formidável, e não apenas porque a sua gravidade intensa evita que a luz escape. Eles também são surpreendentemente pequenos. Sgr A* foi calculado como contendo uma massa de 4 milhões de sóis, baseado nas órbitas nervosas e de alta velocidade das estrelas em seu aperto gravitacional (ver animação abaixo). Mas seu horizonte de eventos, o ponto de não retorno para qualquer coisa que se aproxima de um buraco negro, é de 24 milhões de quilômetros de diâmetro, apenas 17 vezes maior do que o Sol (aproximadamente a metade da distância entre Mercúrio e Sol). Ver algo tão pequeno a partir de 26.000 anos-luz de distância requer um telescópio de dimensões globais.




(Animação mostrando as trajetórias de várias estrelas e de uma nuvem de gás ionizado em torno do Sagittarius A*. O vídeo foi feito com base em observações recolhidas por astrônomos ao longo de vários anos consecutivos. Crédito: ESO.)
Nos comprimentos de onda ópticos, Sgr A* está oculto pelo manto de poeira e gás que obscurece o coração da galáxia. As ondas de rádio podem passar mais facilmente, mas os telescópios de rádio comuns ainda são dificultados por nuvens de gás ionizado e baixa resolução. Melhor são os telescópios sensíveis às ondas de rádio mais curtas — ondas milimétricas —, mas os telescópios, os detectores e a tecnologia de processamento de dados para essa parte do espectro foram desenvolvidos apenas nas últimas décadas. “Há apenas uma pequena janela onde podemos ver o horizonte de eventos”, diz Heino Falcke, astrofísico da Universidade Radboud, em Nijmegen, Holanda, e presidente do conselho científico da EHT. “A Via Láctea é como um copo de leite.”
No início desta década, Doeleman e outros pesquisadores do EHT começaram a testar a ideia com telescópios sensíveis a ondas milimétricas no Havaí, na Califórnia e no Arizona. Mais tarde, eles estenderam a matriz para incluir o Grande Telescópio Milímetro no México. Ao longo do caminho, eles conseguiram uma imagem boa o suficiente do buraco negro em M87 para ver a base de seus jatos vomitando matéria — dados que estão os ajudando a entender como esses jatos são criados . Em 2015,  eles vislumbraram o campo magnético em torno de Sgr A*, o que pode ajudar a explicar como buracos negros aquecem o material ao redor deles.
Mas para ver o horizonte de eventos em si, o EHT teve de crescer ainda mais. Ao longo dos anos, evoluiu de um grupo solto e mal financiado para uma colaboração mundial envolvendo 30 instituições em 12 países. O próximo mês incluirá contribuições de peso, incluindo o telescópio IRAM na Espanha, o Telescópio do Pólo Sul e o Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), um grande observatório internacional composto por 66 telescópios no norte do Chile. Com a sua enorme área, o ALMA é o grande predador porque vai aumentar a sensibilidade do EHT em uma ordem de grandeza. “Esse é o telescópio chave para nós”, diz Doeleman.
Adicionar novos instrumentos não é simples. A técnica para combinar sinais de todos esses distantes “pratos” é conhecida como Interferometria de Linha de Base Muito Longa (VLBI, sigla do inglês para Very Long Baseline Interferometry) e a maioria dos telescópios de ondas milimétricas não estão equipados para participar. Os pesquisadores do EHT tiveram que visitar cada instalação para mexer com seu hardware e instalar novos processadores de sinais digitais e gravadores de dados. No caso da ALMA, para isso foi necessário um pouco de algum persuasão. “Nós tivemos que entrar nas entranhas de ALMA e que reprogramá-lo,” diz Doeleman. “Isso exigiu adesão política em todos os níveis.”
Agora, os testes concluídos, realizados com essa infraestrutura, sugerem que, finalmente, o EHT está pronto para observar o Sgr A*.


Nesta imagem simulada (esquerda) Sagittarius A* funciona como uma lente gravitacional fazendo a luz emitida pelo material que o orbita formar um anel em torno da silhueta negra do horizonte de eventos. O anel é mais brilhante do lado em que o material se aproxima de nós, e mais fraco do lado em que se afasta, devido a um efeito de Doppler extremo. À direita está uma imagem do que se espera ser a observada pelo Event Horizon Telescope. Fonte: http://www.scintillatingastronomy.com/eht/
A campanha do próximo mês será um momento nervoso para a equipe do EHT. Todos os oito observatórios precisam de céus claros e sem falhas técnicas para obter as melhores observações possíveis. “É a primeira vez, as coisas podem dar errado”, diz Falcke. Os volumes de dados serão tão grandes que terão de ser gravados em discos rígidos e enviados de volta ao Observatório Haystack em Westford, Massachusetts, e ao Instituto Max Planck de Radioastronomia em Bonn, na Alemanha, para processamento. Lá, os dispositivos conhecidos como correladores, feitos a partir de agrupamento de PC’s mas com o poder de supercomputadores, passam meses debulhando os dados, combinando os sinais de “pratos” separados como se tivessem vindo de um único “prato” tão largo como a Terra. Adicionando mais atraso, os dados do Telescópio do Pólo Sul não chegarão até setembro ou outubro.
Quando os dados finalmente se reunirem no próximo ano, a equipe espera ver um brilhante anel de luz de fótons orbitando perto do horizonte de eventos, com um disco escuro no centro.O anel deve ser mais brilhante em um lado, onde a rotação do buraco negro dá aos fótons um impulso, embora as imagens nesta primeira tentativa podem não ser tão nítidas como as simulações da equipe. “Provavelmente será uma imagem péssima, mas cientificamente será muito interessante”, diz Falcke.
Doeleman espera ver estrutura da matéria girando em torno do horizonte de eventos e assistir, com em um filme, como gás cai no buraco negro e desaparece. Tais observações podem ajudar a explicar por que alguns buracos negros são um desfiladeiro de matéria e por que brilham intensamente, enquanto outros — como o Sgr A * — parecem estar em uma dieta de fome. Falcke tem um desejo mais simples. “O horizonte de eventos é a coisa que define um buraco negro”, diz ele. “Espero vê-lo, literalmente vê-lo.”
Texto adaptado do original da Science escrito por Daniel Clery, que é correspondente sênior da Science no Reino Unido, cobrindo astronomia, física, e as histórias de energia, bem como a política europeia.
Referências:
  1. CLERY, Daniel. This global telescope may finally see the event horizon of our galaxy’s giant black holeDisponível em:<http://www.sciencemag.org/news/2017/03/global-telescope-may-finally-see-event-horizon-our-galaxys-giant-black-hole>. Acesso em: 23 mar. 2017.
  2. LOPES, Luís. Telescópio tentará observar o Buraco Negro Super-Maciço no centro da Via Láctea no início de AbrilDisponível em:<http://www.astropt.org/2017/03/22/telescopio-tentara-observar-o-buraco-negro-super-macico-no-centro-da-via-lactea-no-inicio-de-abril/>. Acesso em: 23 mar. 2017.
  3. JOHNSON, Michael. Scintillating Astronomy – The Event Horizon TelescopeDisponível em: <http://www.scintillatingastronomy.com/eht/>. Acesso em: 23 mar. 2017.

Nenhum comentário:

Postar um comentário

Curta nossa Página...
Visite nosso parceiro:
Conheça nosso Parceiro: UNIVERSO CÉTICO