{"id":1996,"date":"2019-04-12T07:19:35","date_gmt":"2019-04-12T07:19:35","guid":{"rendered":"http:\/\/ccvalg.pt\/astronomia\/wordpress\/?p=1996"},"modified":"2019-04-12T07:19:37","modified_gmt":"2019-04-12T07:19:37","slug":"astronomos-obtem-primeira-imagem-de-um-buraco-negro","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/ccvalg.pt\/astronomia\/wordpress\/2019\/04\/12\/astronomos-obtem-primeira-imagem-de-um-buraco-negro\/","title":{"rendered":"Astr\u00f3nomos obt\u00eam primeira imagem de um buraco negro"},"content":{"rendered":"\n
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Usando o EHT, os cientistas obtiveram uma imagem do buraco negro no centro da gal\u00e1xia M87, delineado pela emiss\u00e3o de g\u00e1s quente em seu redor sob a influ\u00eancia de forte gravidade perto do horizonte de eventos.
Cr\u00e9dito: Colabora\u00e7\u00e3o EHT<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

O EHT (Event Horizon Telescope) \u2014 uma rede \u00e0 escala planet\u00e1ria de oito radiotelesc\u00f3pios colocados no solo, formada atrav\u00e9s de colabora\u00e7\u00e3o internacional \u2014 foi concebido para capturar imagens de um buraco negro. Na passada quarta-feira, em confer\u00eancias de imprensa coordenadas em todo o mundo, os investigadores do EHT revelaram que foram bem-sucedidos, mostrando a primeira evid\u00eancia visual direta de um buraco negro supermassivo e da sua sombra.<\/p>\n\n\n\n

Este resultado pioneiro foi anunciado numa s\u00e9rie de seis artigos cient\u00edficos publicados num n\u00famero especial da revista da especialidade The Astrophysical Journal Letters. A imagem revela o buraco negro situado no centro de Messier 87, uma gal\u00e1xia massiva localizada no enxame gal\u00e1ctico de Virgem (a sombra de um buraco negro \u00e9 o mais pr\u00f3ximo da imagem do buraco negro propriamente dito que conseguimos obter, j\u00e1 que este \u00e9 um objeto completamente escuro do qual a luz n\u00e3o pode escapar. A fronteira do buraco negro \u2014 o horizonte de eventos que d\u00e1 o nome ao EHT \u2014 \u00e9 cerca de 2,5 vezes mais pequena que a sombra que projeta e mede menos de 40 mil milh\u00f5es de km de um lado ao outro). Este buraco negro reside a 55 milh\u00f5es de anos-luz de dist\u00e2ncia da Terra e possui uma massa de 6,5 mil milh\u00f5es de vezes a do Sol.<\/p>\n\n\n\n

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Messier 87 (M87) \u00e9 uma gal\u00e1xia el\u00edptica enorme situada a cerca de 55 milh\u00f5es de anos-luz de dist\u00e2ncia da Terra, vis\u00edvel na constela\u00e7\u00e3o da Virgem. Foi descoberta por Charles Messier em 1781, mas n\u00e3o foi identificada como gal\u00e1xia at\u00e9 ao s\u00e9culo XX. Com o dobro da massa da nossa pr\u00f3pria gal\u00e1xia, a Via L\u00e1ctea, e contendo cerca de dez vezes mais estrelas, conta-se entre as maiores gal\u00e1xias do Universo Local. Para al\u00e9m do seu tamanho, M87 tem algumas caracter\u00edsticas bastante \u00fanicas. Por exemplo, cont\u00e9m uma grande quantidade de enxames globulares: enquanto a nossa Via L\u00e1ctea n\u00e3o tem mais de 200, M87 conta com cerca de 12.000, o que alguns cientistas sugerem ser devido ao facto de os ter arrebatado a gal\u00e1xias vizinhas mais pequenas. Tal como todas as grandes gal\u00e1xias, M87 tem um buraco negro supermassivo no seu centro. O buraco negro pode tamb\u00e9m explicar uma das caracter\u00edsticas mais energ\u00e9ticas da gal\u00e1xia: um jacto relativista de mat\u00e9ria que est\u00e1 a ser ejectado com uma velocidade quase igual \u00e0 da luz.
Este buraco negro foi objeto de observa\u00e7\u00f5es do Event Horizon Telescope. O EHT escolheu-o como alvo por duas raz\u00f5es. Apesar da resolu\u00e7\u00e3o do EHT ser muito boa, ainda assim tem os seus limites. Como os buracos negros mais massivos s\u00e3o tamb\u00e9m maiores em di\u00e2metro, o buraco negro central de M87 apresentava um alvo invulgarmente grande, o que significa que podiam obter-se imagens dele mais facilmente do que de buracos negros mais pequenos mas mais pr\u00f3ximos. A outra raz\u00e3o foi claramente mais “terrena”. M87 apresenta-se relativamente perto do equador celeste quando observada a partir da Terra, o que a torna vis\u00edvel tanto no hemisf\u00e9rio norte como no hemisf\u00e9rio sul. Este facto maximizou o n\u00famero de telesc\u00f3pios do EHT que a podiam observar, aumentando assim a resolu\u00e7\u00e3o da imagem final.
Cr\u00e9dito: ESO <\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

Os buracos negros supermassivos s\u00e3o objetos astron\u00f3micos relativamente pequenos \u2014 o que faz com que at\u00e9 agora tenham sido imposs\u00edveis de observar diretamente. Como o tamanho do horizonte de eventos de um buraco negro \u00e9 proporcional \u00e0 sua massa, quanto mais massivo for o buraco negro, maior ser\u00e1 a sua sombra. Gra\u00e7as \u00e0 sua enorme massa e relativa proximidade, previu-se que o buraco negro de M87 fosse um dos maiores visto a partir da Terra \u2014 o que o tornou num excelente alvo para o EHT.<\/p>\n\n\n\n

O EHT liga telesc\u00f3pios situados em todo o globo, formando um telesc\u00f3pio virtual do tamanho da Terra sem precedentes. O EHT proporciona aos astr\u00f3nomos uma nova maneira de estudarem os objetos mais extremos do Universo previstos pela relatividade geral de Einstein durante o ano centen\u00e1rio da experi\u00eancia hist\u00f3rica que confirmou esta teoria pela primeira vez.<\/p>\n\n\n\n

Apesar dos telesc\u00f3pios n\u00e3o estarem fisicamente ligados, foi poss\u00edvel sincronizar os dados recolhidos com rel\u00f3gios at\u00f3micos \u2014 masers de hidrog\u00e9nio \u2014 que d\u00e3o o tempo preciso das observa\u00e7\u00f5es. Estas observa\u00e7\u00f5es foram obtidas a um comprimento de onda de 1,3 mm durante uma campanha global em 2017. Cada telesc\u00f3pio do EHT produziu enormes quantidades de dados \u2014 cerca de 350 terabytes por dia \u2014 os quais foram armazenados em discos de h\u00e9lio de elevado desempenho. Estes dados foram depois combinados em supercomputadores altamente especializados \u2014 chamados correladores \u2014 existentes no Instituto Max Planck de R\u00e1dio Astronomia e no Observat\u00f3rio Haystack do MIT. Foram seguidamente convertidos numa imagem usando ferramentas computacionais inovadoras, desenvolvidas pela colabora\u00e7\u00e3o.<\/p>\n\n\n\n

“Tir\u00e1mos a primeira fotografia de um buraco negro,” disse o diretor do projeto EHT, Sheperd S. Doeleman do Center for Astrophysics | Harvard & Smithsonian, EUA. “Trata-se de um feito cient\u00edfico extraordin\u00e1rio levado a cabo por uma equipa de mais de 200 investigadores.”<\/p>\n\n\n\n

Os buracos negros s\u00e3o objetos c\u00f3smicos extraordin\u00e1rios com massas enormes e tamanhos extremamente compactos. A presen\u00e7a destes objetos afeta o meio onde est\u00e3o inseridos de maneira extrema, deformando o espa\u00e7o-tempo e superaquecendo o material que os rodeia.<\/p>\n\n\n\n

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Esta imagem art\u00edstica mostra um buraco negro supermassivo a rodar rapidamente, rodeado por um disco de acre\u00e7\u00e3o. O disco fino de material em rota\u00e7\u00e3o \u00e9 constitu\u00eddo por restos de uma estrela do tipo do Sol que foi desfeita por a\u00e7\u00e3o das for\u00e7as de mar\u00e9 do buraco negro. O buraco negro est\u00e1 assinalado, mostrando a anatomia deste fascinante objeto.\u00a0
Cr\u00e9dito: ESO <\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

“Se estiverem imersos numa regi\u00e3o brilhante, como um disco de g\u00e1s brilhante, pensamos que o buraco negro crie uma regi\u00e3o escura semelhante a uma sombra \u2014 algo previsto pela relatividade geral de Einstein que nunca foi observado anteriormente,” explica o Presidente do Conselho Cient\u00edfico do EHT, Heino Falcke da Universidade Radboud, na Holanda. “Esta sombra, causada pela curvatura gravitacional e captura da luz no horizonte de eventos, revela-nos muito sobre a natureza destes fascinantes objetos e permite-nos medir a enorme massa do buraco negro de M87.”<\/p>\n\n\n\n

Calibra\u00e7\u00f5es m\u00faltiplas e m\u00e9todos de obten\u00e7\u00e3o de imagens revelaram uma estrutura semelhante a um disco com uma regi\u00e3o central escura \u2014 a sombra do buraco negro \u2014 que se manteve em v\u00e1rias observa\u00e7\u00f5es independentes do EHT.<\/p>\n\n\n\n

“Quando tivemos a certeza de ter efetivamente capturado a sombra, pudemos comparar o nosso resultado com uma extensa biblioteca de modelos de computador, a qual inclui a f\u00edsica do espa\u00e7o deformado, mat\u00e9ria superaquecida e campos magn\u00e9ticos muito fortes. Muitas das estruturas da imagem observada ajustam surpreendentemente bem os nossos modelos te\u00f3ricos, o que nos d\u00e1 confian\u00e7a na interpreta\u00e7\u00e3o das observa\u00e7\u00f5es, incluindo a estimativa da massa do buraco negro,” comenta Paul T. P. Ho, membro do Conselho do EHT e Diretor do Observat\u00f3rio do Leste Asi\u00e1tico.<\/p>\n\n\n\n

“O confronto entre a teoria e as observa\u00e7\u00f5es \u00e9 sempre um momento dram\u00e1tico para os te\u00f3ricos. Foi um al\u00edvio e um motivo de orgulho ver que as observa\u00e7\u00f5es ajustavam t\u00e3o bem as nossas previs\u00f5es,” explica Luciano Rezzolla da Goethe Universit\u00e4t, na Alemanha, tamb\u00e9m membro do Conselho do EHT.<\/p>\n\n\n\n

Criar o EHT tratou-se de um desafio enorme, pois foi necess\u00e1rio atualizar e ligar uma rede mundial de oito telesc\u00f3pios pr\u00e9-existentes colocados numa quantidade de locais de altitude elevada. Estes locais incluem vulc\u00f5es no Hawaii e no M\u00e9xico, montanhas no Arizona, EUA, a Sierra Nevada espanhola, o deserto chileno do Atacama e a Ant\u00e1rtida.<\/p>\n\n\n\n

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Este esquema mostra a localiza\u00e7\u00e3o dos telesc\u00f3pios utilizados nas observa\u00e7\u00f5es EHT de 2017 da gal\u00e1xia M87.
Cr\u00e9dito: NRAO <\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

As observa\u00e7\u00f5es do EHT usaram uma t\u00e9cnica conhecida por interferometria de linha de base muito longa (VLBI, sigla do ingl\u00eas para very-long-baseline interferometry), que sincroniza os v\u00e1rios telesc\u00f3pios e explora a rota\u00e7\u00e3o do nosso planeta de modo a formar um enorme telesc\u00f3pio do tamanho da Terra, que observa a um comprimento de onda de 1,3 mm. A VLBI permite ao EHT atingir uma resolu\u00e7\u00e3o angular de 20 microssegundos de arco \u2014 o suficiente para se ler um jornal colocado em Nova Iorque a partir de um caf\u00e9 em Paris (as observa\u00e7\u00f5es do EHT no futuro pr\u00f3ximo ir\u00e3o ver um aumento substancial da sua sensibilidade, devido \u00e0 participa\u00e7\u00e3o dos IRAM NOEMA Observatory, Greenland Telescope e Kitt Peak Telescope).<\/p>\n\n\n\n

Os telesc\u00f3pios que contribu\u00edram para este resultado foram: Atacama Large Millimeter\/submillimeter Array (ALMA), Atacama Pathfinder Experiment (APEX), telesc\u00f3pio IRAM de 30 metros, James Clerk Maxwell Telescope, Large Millimeter Telescope Alfonso Serrano, Submillimeter Array, Submillimeter Telescope e South Pole Telescope. Foram combinados petabytes de dados obtidos por estes telesc\u00f3pios em supercomputadores altamente especializados, situados no Instituto Max Planck de R\u00e1dio Astronomia e no MIT Haystack Observatory.<\/p>\n\n\n\n

As infraestruturas e financiamento europeu desempenharam um papel crucial neste esfor\u00e7o mundial, com a participa\u00e7\u00e3o de telesc\u00f3pios europeus avan\u00e7ados e o apoio do Conselho Europeu de Investiga\u00e7\u00e3o \u2014 particularmente com uma bolsa de 14 milh\u00f5es de euros para o projeto BlackHoleCam. Os apoios do ESO, IRAM e Sociedade Max Planck foram tamb\u00e9m determinantes. “Este resultado apoia-se em d\u00e9cadas de experi\u00eancia europeia na \u00e1rea da astronomia milim\u00e9trica”, comentou Karl Schuster, Diretor do IRAM e membro do Conselho do EHT.<\/p>\n\n\n\n

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Este poster do NRAO explica alguns dos conceitos chave em interferometria, a t\u00e9cnica que tornou poss\u00edveis as observa\u00e7\u00f5es do buraco negro de M87 pelo Event Horizon Telescope.
Cr\u00e9dito: NRAO\/AUI\/NSF; S. Dagnello <\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

A constru\u00e7\u00e3o do EHT e as observa\u00e7\u00f5es anunciadas representam o culminar de d\u00e9cadas de trabalho observacional, t\u00e9cnico e te\u00f3rico. Este exemplo de trabalho de equipa global apoiou-se em colabora\u00e7\u00f5es estreitas entre investigadores de todo o mundo. Treze institui\u00e7\u00f5es parceiras trabalharam em conjunto para criar o EHT, fazendo uso tanto de infraestruturas j\u00e1 existentes como do apoio de v\u00e1rias ag\u00eancias. O financiamento principal foi dado pela Funda\u00e7\u00e3o Nacional de Ci\u00eancias dos Estados Unidos da Am\u00e9rica (NSF), pelo Conselho Europeu de Investiga\u00e7\u00e3o da Uni\u00e3o Europeia (ERC) e por ag\u00eancias financiadoras do Leste Asi\u00e1tico.<\/p>\n\n\n\n

“O ESO orgulha-se de ter contribu\u00eddo de forma significativa para este resultado atrav\u00e9s da sua lideran\u00e7a europeia e papel principal em dois dos telesc\u00f3pios componentes do EHT, situados no Chile \u2014 o ALMA e o APEX,” comentou o Diretor Geral do ESO, Xavier Barcons. “O ALMA \u00e9 a infraestrutura mais sens\u00edvel do EHT e as suas 66 antenas de alta precis\u00e3o foram determinantes no sucesso do EHT.”<\/p>\n\n\n\n

“Conseguimos algo que se julgava imposs\u00edvel h\u00e1 apenas uma gera\u00e7\u00e3o atr\u00e1s,” concluiu Doeleman. “Junt\u00e1mos avan\u00e7os pioneiros em tecnologia, liga\u00e7\u00f5es entre os melhores r\u00e1dio observat\u00f3rios do mundo e algoritmos inovadores para abrir uma nova janela para os buracos negros e o seu horizonte de eventos.”<\/p>\n\n\n\n

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