{"id":2021,"date":"2019-04-23T06:28:26","date_gmt":"2019-04-23T06:28:26","guid":{"rendered":"http:\/\/ccvalg.pt\/astronomia\/wordpress\/?p=2021"},"modified":"2019-04-23T06:28:27","modified_gmt":"2019-04-23T06:28:27","slug":"como-os-cientistas-capturaram-a-primeira-imagem-de-um-buraco-negro","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/ccvalg.pt\/astronomia\/wordpress\/2019\/04\/23\/como-os-cientistas-capturaram-a-primeira-imagem-de-um-buraco-negro\/","title":{"rendered":"Como os cientistas capturaram a 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

Nas not\u00edcias<\/strong><\/p>\n\n\n\n

Alcan\u00e7ando o que antes era considerado imposs\u00edvel, uma equipa internacional de astr\u00f3nomos capturou uma imagem da silhueta de um buraco negro. As evid\u00eancias da presen\u00e7a de buracos negros – lugares misteriosos no espa\u00e7o onde nada, nem mesmo a luz, pode escapar – j\u00e1 existem h\u00e1 algum tempo, e os astr\u00f3nomos h\u00e1 muito que observam os efeitos destes fen\u00f3menos nos seus arredores. Na imagina\u00e7\u00e3o popular, pensava-se que a captura de uma imagem de um buraco negro era imposs\u00edvel porque uma imagem de algo a partir do qual nenhuma luz pode escapar pareceria completamente escura. Para os cientistas, o desafio era o modo como, a partir de milhares ou at\u00e9 milh\u00f5es de anos-luz de dist\u00e2ncia, podiam capturar uma imagem do g\u00e1s quente e brilhante que cai num buraco negro. Uma equipa ambiciosa e internacional de astr\u00f3nomos e cientistas conseguiu realizar ambos. Trabalhando durante mais de uma d\u00e9cada para alcan\u00e7ar o feito, a equipa aprimorou uma t\u00e9cnica de radioastronomia existente para imagens de alta resolu\u00e7\u00e3o e usou-a para detetar a silhueta de um buraco negro – delineada pelo g\u00e1s brilhante que rodeia o seu horizonte de eventos, o precip\u00edcio al\u00e9m do qual a luz n\u00e3o pode escapar.<\/p>\n\n\n\n

Como o fizeram<\/strong><\/p>\n\n\n\n

Embora os cientistas tivessem teorizado que podiam fotografar buracos negros capturando as suas silhuetas contra os seus arredores luminosos, a capacidade de observar um objeto t\u00e3o distante ainda lhes escapava. Foi formada uma equipa para enfrentar o desafio, criando uma rede de telesc\u00f3pios conhecida como EHT (Event Horizon Telescope). Estabeleceram o objetivo de capturar uma imagem de um buraco negro, aprimorando a t\u00e9cnica que permite fotografar objetos muito distantes conhecida como VLBI (Very Long Baseline Interferometry).<\/p>\n\n\n\n

Para ver objetos distantes s\u00e3o usados telesc\u00f3pios de todos os tipos. Quanto maior o di\u00e2metro, ou abertura, do telesc\u00f3pio, maior a sua capacidade de recolher mais luz e maior a sua resolu\u00e7\u00e3o (ou capacidade de observar detalhes finos). Para ver detalhes em objetos distantes e que parecem pequenos e escuros da Terra, precisamos de recolher a maior quantidade de luz poss\u00edvel com uma resolu\u00e7\u00e3o muito alta, por isso precisamos de usar um telesc\u00f3pio com uma grande abertura.<\/p>\n\n\n\n

Por isso \u00e9 que a t\u00e9cnica VLBI foi essencial para captar a imagem do buraco negro. A t\u00e9cnica VLBI funciona criando um conjunto de telesc\u00f3pios mais pequenos que podem ser sincronizados para focar no mesmo objeto, ao mesmo tempo, e agir como um telesc\u00f3pio virtual gigante. Em alguns casos, os telesc\u00f3pios mais pequenos tamb\u00e9m s\u00e3o uma matriz de m\u00faltiplos telesc\u00f3pios. Esta t\u00e9cnica tem sido usada para rastrear naves espaciais e para fotografar fontes de r\u00e1dio c\u00f3smicas e distantes como quasares.<\/p>\n\n\n\n

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Um dos constituintes do EHT, o ALMA (Atacama Large Millimeter\/submillimeter Array), situado no Chile, tem 66 antenas de alta precis\u00e3o.
Cr\u00e9dito: NRAO\/AUI\/NSF <\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

A abertura de um telesc\u00f3pio virtual gigante como a do EHT \u00e9 t\u00e3o grande quanto a dist\u00e2ncia entre os dois telesc\u00f3pios mais afastados – para o EHT, essas duas esta\u00e7\u00f5es est\u00e3o no Polo Sul e na Espanha, criando uma abertura equivalente a quase o di\u00e2metro da Terra. Cada telesc\u00f3pio concentra-se no alvo, neste caso o buraco negro, e recolhe dados a partir da sua posi\u00e7\u00e3o na Terra, fornecendo uma por\u00e7\u00e3o da vis\u00e3o completa do EHT. Quantos mais telesc\u00f3pios no conjunto, amplamente espa\u00e7ados, maior ser\u00e1 a resolu\u00e7\u00e3o da imagem.<\/p>\n\n\n\n

Para testar a VLBI para fotografar um buraco negro e uma s\u00e9rie de algoritmos de computador para classificar e sincronizar dados, a equipa do EHT decidiu ter dois alvos, cada um fornecendo desafios \u00fanicos.<\/p>\n\n\n\n

O buraco negro supermassivo mais pr\u00f3ximo da Terra, Sagit\u00e1rio A*, interessou a equipa porque est\u00e1 no nosso quintal gal\u00e1ctico – no centro da nossa Gal\u00e1xia, a Via L\u00e1ctea, a 26.000 anos-luz de dist\u00e2ncia (o asterisco \u00e9 o padr\u00e3o astron\u00f3mico para denotar um buraco negro). Embora n\u00e3o seja o \u00fanico buraco negro na nossa Gal\u00e1xia, \u00e9 o buraco negro que parece maior quando “visto” da Terra. Mas a sua localiza\u00e7\u00e3o, na mesma gal\u00e1xia que a Terra, significava que a equipa tinha que observar atrav\u00e9s da “polui\u00e7\u00e3o” provocada por estrelas e poeira, o que significa que teriam mais dados para filtrar durante o processamento da imagem. No entanto, devido ao interesse do buraco negro local e ao seu tamanho relativamente grande, a equipa do EHT escolheu Sagit\u00e1rio A* como um dos seus dois alvos.<\/p>\n\n\n\n

O segundo alvo foi o buraco negro supermassivo M87*. Um dos maiores buracos negros supermassivos conhecidos, M87* est\u00e1 localizado no centro da gigantesca gal\u00e1xia el\u00edptica Messier 87, ou M87, a 53 milh\u00f5es de anos-luz de dist\u00e2ncia. Substancialmente mais massivo do que Sagit\u00e1rio A*, que cont\u00e9m 4 milh\u00f5es de massas solares, M87* cont\u00e9m o equivalente a 6,5 mil milh\u00f5es de massas solares. Uma massa solar \u00e9 equivalente \u00e0 massa do nosso Sol, aproximadamente 2×10^30 kg. Al\u00e9m do seu tamanho, M87* interessa aos cientistas porque, ao contr\u00e1rio de Sagit\u00e1rio A*, \u00e9 um buraco negro ativo, com mat\u00e9ria a cair e a ser expelida na forma de jatos de part\u00edculas que s\u00e3o aceleradas a velocidades pr\u00f3ximas da velocidade da luz. Mas a sua dist\u00e2ncia tornouah-o um desafio ainda maior do que a captura do relativamente local, Sagit\u00e1rio A*. Como descrito por Katie Bouman, cientista de computa\u00e7\u00e3o do EHT que liderou o desenvolvimento de um dos algoritmos usados para classificar os dados do telesc\u00f3pio durante o processamento da imagem hist\u00f3rica, \u00e9 semelhante a capturar uma imagem de uma laranja na superf\u00edcie da Lua.<\/p>\n\n\n\n

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Amplia\u00e7\u00e3o do n\u00facleo da gal\u00e1xia M87, pelo Chandra.
Cr\u00e9dito: NASA\/CXC\/Universidade de Villanova\/J. Neilsen <\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

Em 2017, o EHT era uma colabora\u00e7\u00e3o de oito observat\u00f3rios espalhados pelo mundo – e desde ent\u00e3o mais foram adicionados. Antes que a equipa pudesse come\u00e7ar a recolher dados, tiveram que encontrar um hor\u00e1rio em que o clima fosse prop\u00edcio para a observa\u00e7\u00e3o telesc\u00f3pica em todos os locais. Para M87*, a equipa tentou ter bom tempo em abril de 2017 e, dos 10 dias escolhidos para observa\u00e7\u00e3o, quatro dias foram limpos o suficiente em todos os oito locais!<\/p>\n\n\n\n

Cada telesc\u00f3pio usado no EHT tinha que estar altamente sincronizado com os outros, recorrendo a um rel\u00f3gio at\u00f3mico. Este elevado grau de precis\u00e3o torna o EHT capaz de resolver objetos cerca de 4000 vezes melhor que o Telesc\u00f3pio Espacial Hubble. \u00c0 medida que cada telesc\u00f3pio recolhia dados do buraco negro alvo, os dados digitais e o registo do tempo eram gravados em dispositivos de armazenamento de computador. A recolha de dados durante os quatro dias, em todo o mundo, deu \u00e0 equipa uma quantidade substancial de dados para processar. Os dados foram transportados fisicamente para um local central porque a sua quantidade, aproximadamente 5 petabytes, excede o que as velocidades atuais da Internet podem suportar. Nesta localiza\u00e7\u00e3o central, os dados de todos os oito observat\u00f3rios foram sincronizados usando os tempos e combinados para produzir um conjunto composto de imagens, revelando a silhueta nunca antes vista do horizonte de eventos de M87*. A equipa tamb\u00e9m est\u00e1 a trabalhar na produ\u00e7\u00e3o de uma imagem de Sagit\u00e1rio A*, a partir de observa\u00e7\u00f5es adicionais feitas pelo EHT.<\/p>\n\n\n\n

\u00c0 medida que mais telesc\u00f3pios s\u00e3o adicionados e a rota\u00e7\u00e3o da Terra \u00e9 inclu\u00edda, mais da imagem pode ser resolvida e podemos esperar que as imagens futuras tenham uma resolu\u00e7\u00e3o mais alta. Mas talvez nunca tenhamos uma vis\u00e3o completa.<\/p>\n\n\n\n

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Esta imagem do Telesc\u00f3pio Espacial Hubble da NASA mostra um jato de part\u00edculas subat\u00f3micas flu\u00edndo do centro de M87*.
Cr\u00e9dito: NASA e Equipa do Arquivo Hubble (STScI\/AURA) <\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

Para complementar os achados do EHT, v\u00e1rias naves da NASA fizeram parte de um grande esfor\u00e7o para observar o buraco negro usando diferentes comprimentos de onda. Desse esfor\u00e7o fizeram parte o Observat\u00f3rio de raios-X Chandra, o NuSTAR (Nuclear Spectroscopic Telescope Array) e o Observat\u00f3rio Neil Gehrels Swift – todos constru\u00eddos para detetar diferentes variedades de raios-X -, que apontaram para o buraco negro de M87 mais ou menos ao mesmo tempo que o EHT em abril de 2017. O Telesc\u00f3pio Espacial de Raios-Gama Fermi da NASA tamb\u00e9m estava atento a mudan\u00e7as nos raios-gama de M87* durante as observa\u00e7\u00f5es do EHT. Se o EHT observasse mudan\u00e7as na estrutura do ambiente do buraco negro, os dados destas miss\u00f5es e de outros telesc\u00f3pios podiam ser usados para ajudar a descobrir o que estava a acontecer.<\/p>\n\n\n\n

Embora as observa\u00e7\u00f5es da NASA n\u00e3o tenham tra\u00e7ado diretamente a imagem hist\u00f3rica, os astr\u00f3nomos usaram dados do Chandra e do NuSTAR para medir o brilho de raios-X do jato de M87*. Os cientistas usaram essa informa\u00e7\u00e3o para comparar os seus modelos do jato e do disco em torno do buraco negro com as observa\u00e7\u00f5es do EHT. Podem surgir outras ideias \u00e0 medida que os investigadores continuam a debru\u00e7ar-se sobre estes dados.<\/p>\n\n\n\n

Porque \u00e9 importante<\/strong><\/p>\n\n\n\n

Aprender mais sobre estruturas misteriosas no Universo fornece uma vis\u00e3o mais detalhada da f\u00edsica e permite-nos testar m\u00e9todos de observa\u00e7\u00e3o e teorias, como a teoria da relatividade geral de Einstein. Os objetos massivos deformam o espa\u00e7o-tempo na sua vizinhan\u00e7a e, embora a teoria da relatividade geral tenha sido diretamente comprovada para objetos de massa menor, como a Terra e o Sol, a teoria ainda n\u00e3o tinha sido provada diretamente para buracos negros e para outras regi\u00f5es contendo mat\u00e9ria densa.<\/p>\n\n\n\n

Um dos principais resultados do projeto de imagem de um buraco negro, pelo EHT, \u00e9 um c\u00e1lculo mais direto da massa de um buraco negro. Usando o EHT, os cientistas foram capazes de observar e medir diretamente o raio do horizonte de eventos de M87*, ou o seu raio de Schwarzschild, e determinar a massa do buraco negro. Essa estimativa est\u00e1 pr\u00f3xima da derivada com um m\u00e9todo que usa o movimento de estrelas em \u00f3rbita – validando-o como um m\u00e9todo de estimativa de massa.<\/p>\n\n\n\n

O tamanho e a forma de um buraco negro, que depende da sua massa e rota\u00e7\u00e3o, podem ser previstos a partir das equa\u00e7\u00f5es da relatividade geral. A relatividade geral prev\u00ea que esta silhueta seja aproximadamente circular, mas outras teorias da gravidade previam formas ligeiramente diferentes. A imagem de M87* mostra uma silhueta circular, conferindo assim credibilidade \u00e0 teoria da relatividade geral de Einstein perto dos buracos negros.<\/p>\n\n\n\n

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Esta impress\u00e3o de artista ilustra um buraco negro supermassivo com r\u00e1pid rota\u00e7\u00e3o rodeado por um disco de acre\u00e7\u00e3o.
Cr\u00e9dito: ESO <\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

Os dados tamb\u00e9m fornecem algumas informa\u00e7\u00f5es sobre a forma\u00e7\u00e3o e sobre o comportamento da estrutura dos buracos negros, como o disco de acre\u00e7\u00e3o que alimenta o buraco negro com material e os jatos de plasma emanados do seu centro. Os cientistas levantaram a hip\u00f3tese de como um disco de acre\u00e7\u00e3o se forma, mas nunca tinham sido capazes, at\u00e9 agora, de testar as suas teorias com observa\u00e7\u00e3o direta. Os cientistas tamb\u00e9m est\u00e3o curiosos sobre o mecanismo pelo qual alguns buracos negros supermassivos emitem enormes jatos de part\u00edculas que viajam quase \u00e0 velocidade da luz.<\/p>\n\n\n\n

Esta e outras perguntas ser\u00e3o respondidas \u00e0 medida que mais dados forem adquiridos pelo EHT e sintetizados em algoritmos de computador. Esteja atento(a) \u00e0 pr\u00f3xima imagem esperada de um buraco negro – Sagit\u00e1rio A*, na nossa Via L\u00e1ctea.<\/p>\n\n\n\n

\/\/ NASA\/JPL (“teachable moments”)<\/a>
\/\/ Problemas matem\u00e1ticos sobre buracos negros (NASA)<\/a><\/p>\n\n\n\n

Saiba mais:<\/h4>\n\n\n\n

Buraco negro supermassivo de M87:<\/strong>
Wikipedia<\/a><\/p>\n\n\n\n

Sagit\u00e1rio A*:
<\/strong>Wikipedia<\/a><\/p>\n\n\n\n

Buraco negro supermassivo:<\/strong>
Wikipedia<\/a><\/p>\n\n\n\n

EHT (Event Horizon Telescope):<\/strong>
P\u00e1gina oficial<\/a>
Wikipedia<\/a><\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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 Nas not\u00edcias Alcan\u00e7ando o que antes era considerado imposs\u00edvel, uma equipa internacional de astr\u00f3nomos capturou uma imagem …<\/p>\n","protected":false},"author":1,"featured_media":1997,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"footnotes":""},"categories":[151,16,1],"tags":[192,323,421,393],"class_list":["post-2021","post","type-post","status-publish","format-standard","has-post-thumbnail","","category-buracos-negros","category-sondas-missoes-espaciais","category-telescopios-profissionais","tag-buraco-negro","tag-eht","tag-m87","tag-sagitario-a"],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/ccvalg.pt\/astronomia\/wordpress\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/2021","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/ccvalg.pt\/astronomia\/wordpress\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/ccvalg.pt\/astronomia\/wordpress\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/ccvalg.pt\/astronomia\/wordpress\/wp-json\/wp\/v2\/users\/1"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/ccvalg.pt\/astronomia\/wordpress\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=2021"}],"version-history":[{"count":1,"href":"https:\/\/ccvalg.pt\/astronomia\/wordpress\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/2021\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":2022,"href":"https:\/\/ccvalg.pt\/astronomia\/wordpress\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/2021\/revisions\/2022"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/ccvalg.pt\/astronomia\/wordpress\/wp-json\/wp\/v2\/media\/1997"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/ccvalg.pt\/astronomia\/wordpress\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=2021"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/ccvalg.pt\/astronomia\/wordpress\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=2021"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/ccvalg.pt\/astronomia\/wordpress\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=2021"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}