p Podemos distinguir os buracos negros? Astrofísicos em Frankfurt, o Instituto Max Planck de Radioastronomia em Bonn, e Nijmegen, colaborando no projeto BlackHoleCam, responda a essa pergunta computando as primeiras imagens de buracos negros não-Einsteinianos:atualmente é difícil diferenciá-los dos buracos negros padrão. p Suas descobertas são publicadas como Publicação Online Avançada (AOP) no Astronomia da Natureza site em 16 de abril de 2018.

p Uma das previsões mais fundamentais da teoria da relatividade de Einstein é a existência de buracos negros. Apesar da recente detecção de ondas gravitacionais de buracos negros binários pelo LIGO, evidências diretas usando ondas eletromagnéticas permanecem indefinidas e os astrônomos estão procurando por elas com radiotelescópios. Pela primeira vez, colaboradores do projeto BlackHoleCam financiado pelo ERC, incluindo astrofísicos da Goethe University Frankfurt, Instituto Max Planck de Radioastronomia (MPIfR) Bonn, e Radboud University Nijmegen, compararam imagens autoconsistentes e realistas da sombra de um buraco negro supermassivo que se acumulava - como o candidato a buraco negro Sagitário A * (Sgr A *) no coração de nossa Galáxia - tanto na relatividade geral quanto em uma teoria diferente de gravidade. O objetivo era testar se os buracos negros einsteinianos podem ser distinguidos daqueles nas teorias alternativas da gravidade.

p Nem todos os raios de luz (ou fótons) produzidos pela matéria caindo em um buraco negro são capturados pelo horizonte de eventos, uma região do espaço-tempo da qual nada pode escapar. Alguns desses fótons chegarão a observadores distantes, de modo que quando um buraco negro é observado diretamente, uma "sombra" é esperada contra o céu de fundo. O tamanho e a forma dessa sombra dependerão das propriedades do buraco negro e da teoria da gravidade.

p Como os maiores desvios da teoria da relatividade de Einstein são esperados muito perto do horizonte de eventos, e uma vez que as teorias alternativas da gravidade fazem diferentes previsões sobre as propriedades da sombra, observações diretas de Sgr A * representam uma abordagem muito promissora para testar a gravidade no regime mais forte. Fazer tais imagens da sombra do buraco negro é o principal objetivo da Event Horizon Telescope Collaboration (EHTC) internacional, que combina dados de rádio de telescópios ao redor do mundo.

p Cientistas da equipe BlackHoleCam na Europa, que fazem parte do EHTC, agora deram um passo adiante e investigaram se é possível distinguir entre um buraco negro "Kerr" da gravidade de Einstein e um buraco negro "dilaton", que é uma solução possível de uma teoria alternativa da gravidade.

p Os pesquisadores estudaram a evolução da matéria caindo em dois tipos muito diferentes de buracos negros e calcularam a radiação emitida para construir as imagens. Além disso, As condições físicas da vida real nos telescópios e no meio interestelar foram usadas para criar imagens fisicamente realistas. "Para capturar os efeitos de diferentes buracos negros, usamos simulações realistas de discos de acreção com configurações iniciais quase idênticas. Essas caras simulações numéricas usaram códigos de última geração e vários meses no supercomputador LOEWE do Instituto, "diz o Dr. Mizuno, autor principal do estudo.

p Além disso, as imagens de rádio esperadas obviamente têm resolução e fidelidade de imagem limitadas. Ao usar resoluções de imagem realistas, os cientistas descobriram, para sua surpresa, que mesmo buracos negros altamente não-einsteinianos podem se disfarçar como buracos negros normais.

p "Nossos resultados mostram que existem teorias da gravidade nas quais os buracos negros podem se disfarçar de einsteinianos, então, novas técnicas de análise de dados de EHT podem ser necessárias para diferenciá-los, "comenta Luciano Rezzolla, professor da Goethe University e líder da equipe de Frankfurt. "Embora acreditemos que a relatividade geral está correta, como cientistas, precisamos ter a mente aberta. Felizmente, observações futuras e técnicas mais avançadas acabarão por resolver essas dúvidas, "conclui Rezzolla.

p "De fato, informações independentes de um pulsar em órbita, que estamos procurando ativamente, ajudará a eliminar essas ambigüidades, "diz Michael Kramer, diretor do MPI de Radioastronomia em Bonn. Heino Falcke (professor da Radboud University), que há 20 anos propôs o uso de radiotelescópios para obter imagens da sombra dos buracos negros, é otimista. “Há poucas dúvidas de que o EHT acabará por obter fortes evidências de uma sombra de buraco negro. Esses resultados nos incentivam a refinar nossas técnicas além do estado da arte atual e, assim, criar imagens ainda mais nítidas no futuro.