Cientistas analisam dados da primeira imagem de um buraco negro

Físicos teóricos da Universidade de Frankfurt analisaram dados do buraco negro M87* como parte da colaboração EHT (Event Horizon Telescope) para testar a teoria da relatividade geral de Albert Einstein. Segundo os testes, o tamanho e a sombra de M87* está em excelente concordância como sendo de um buraco negro na relatividade geral, mas define restrições nas propriedades dos buracos negros noutras teorias. Em 2019, a colaboração EHT publicou a primeira imagem de um buraco negro localizado no centro da galáxia M87.

Tal como apontado pela primeira vez pelo astrónomo Karl Schwarzschild, os buracos negros dobram o espaço-tempo a um grau extremo devido à sua extraordinária concentração de massa, e aquecem tanto a matéria na sua vizinhança que esta começa a brilhar. O físico da Nova Zelândia Roy Kerr mostrou que a rotação pode mudar o tamanho do buraco negro e a geometria dos seus arredores. A “borda” de um buraco negro é conhecida como horizonte de eventos, o limite em torno da concentração de massa além do qual a luz e a matéria não podem escapar e que torna o buraco negro, “negro”. Os buracos negros, prevê a teoria, podem ser descritos por um punhado de propriedades: massa, rotação e uma variedade de possíveis cargas.

Além dos buracos negros previstos pela teoria da relatividade geral de Einstein, pode-se considerar aqueles inspirados nas teorias das cordas, que descrevem a matéria e todas as partículas como modos de minúsculas cordas vibrantes. As teorias de buracos negros inspiradas nas cordas preveem a existência de um campo adicional na descrição da física fundamental, o que leva a modificações observáveis nos tamanhos dos buracos negros, bem como na curvatura na sua vizinhança.

Os físicos Dr. Prashant Kocherlakota e professor Luciano Rezzolla do Instituto de Física Teórica da Universidade de Frankfurt investigaram agora pela primeira vez como as diferentes teorias encaixam com os dados observacionais do buraco negro M87* no centro da galáxia Messier 87. A imagem de M87*, captada em 2019 pela colaboração EHT (Event Horizon Telescope), foi a primeira prova experimental da existência real de buracos negros após a medição de ondas gravitacionais em 2015.

O resultado destas investigações: os dados de M87* estão em excelente concordância com as teorias baseadas em Einstein e, em certa medida, com as teorias baseadas nas cordas. O Dr. Prashant Kocherlakota explica: “Com os dados registados pela colaboração EHT, agora podemos testar diferentes teorias da física com imagens de buracos negros. Atualmente, não podemos rejeitar estas teorias ao descrever o tamanho da sombra de M87*, mas os nossos cálculos restringem o intervalo de validade destes modelos de buracos negros.”

O professor Luciano Rezzolla acrescenta: “A ideia de buracos negros para nós, físicos teóricos, é ao mesmo tempo fonte de preocupação e de inspiração. Embora ainda lutemos com algumas das consequências dos buracos negros – como o horizonte de eventos ou a singularidade – parecemos sempre ansiosos por encontrar novas soluções para os buracos negros também noutras teorias. Portanto, é muito importante obter resultados como os nossos, que determinam o que é plausível e o que não é. Este foi um primeiro passo importante e as nossas restrições serão aprimoradas à medida que novas observações forem feitas.”

Na colaboração EHT, telescópios de todo o mundo são interligados para formar um telescópio gigante virtual com uma antena do tamanho da própria Terra. Com a precisão deste telescópio, um jornal em Nova Iorque podia ser lido em Berlim.

// Colaboração EHT (comunicado de imprensa)
// Universidade de Frankfurt (comunicado de imprensa)
// Artigo científico (Physical Review D)
// Artigo científico (arXiv.org)

Saiba mais:

M87*:
Wikipedia

Buraco negro supermassivo:
Wikipedia

Teoria da relatividade geral:
Wikipedia

Teoria das cordas:
Wikipedia

EHT (Event Horizon Telescope):
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