No centro da nossa galáxia encontra-se um redemoinho, buraco negro supermassivo que expele energia, denominado Sagitário A * ou Sgr A *, como diminutivo. Por bilhões de anos, gás e poeira ao redor estão caindo nele. A cada 10, 000 anos ou mais, ele engole uma estrela próxima.

Sgr A * (pronuncia-se Saj-A-star) é o maior buraco negro em nosso céu noturno, mas não sabemos como é de perto porque nunca conseguimos tirar uma foto dele.

Isso é verdade para todos os buracos negros.

Eles são onipresentes em nosso universo, mas eles são tão pequenos no céu, não temos uma imagem detalhada de nenhum deles.

As imagens que você vê na web ou em documentários de TV são ilustrações ou simulações baseadas em evidências indiretas - observações da região do espaço ao redor do buraco negro. Os cientistas não duvidam da existência de buracos negros, mas sem uma imagem, eles não podem provar isso com certeza.

Tudo isso pode estar prestes a mudar.

Nos últimos quatro anos, o professor de astrofísica John Wardle tem trabalhado com uma equipe de cerca de 200 cientistas e engenheiros para criar uma imagem de Sgr A * que seria a primeira imagem de um buraco negro. A iniciativa, chamado Event Horizon Telescope (EHT), terminou a coleta de dados em abril de 2017. Os pesquisadores estão analisando.

Dependendo dos resultados, a imagem que eles produzem de Sgr A * pode ser semelhante a uma destas:

Isso pode não parecer muito, mas gerar este esboço de uma imagem de Sgr A * é o equivalente a ler a manchete de um jornal na Lua enquanto está na Terra.

Na verdade, é bom o suficiente para responder a algumas de nossas maiores perguntas não respondidas sobre um dos fenômenos mais misteriosos do universo:como se parecem a luz e a matéria quando caem em direção a um buraco negro? De que são feitos os fluxos de energia que saem dos buracos negros? Qual o papel dos buracos negros na formação das galáxias?

Embora seja improvável, os resultados do EHT podem até exigir ajustes na teoria geral da relatividade de Einstein.

Mas antes de chegarmos a uma conclusão se um dos maiores cientistas que já viveram não entendeu direito, temos que começar com o básico.

Os fatos

Os buracos negros normalmente acontecem quando uma estrela muito massiva queima seu combustível nuclear e colapsa cataclismicamente em um ponto incrivelmente denso, ou singularidade.

Quando gas, estrelas e outras matérias chegam perto o suficiente do buraco negro, eles são atraídos para o horizonte de eventos do buraco negro, uma concha imaginária em torno da singularidade. Nada que passe pelo limiar do horizonte de eventos pode escapar da atração gravitacional do buraco negro. E quando a matéria cai, o buraco negro fica mais massivo e o horizonte de eventos se expande.

Acontece que os buracos negros estão por toda parte. Os supermassivos estão no centro da maioria das galáxias. Buracos negros menos massivos são muito mais comuns. Nossa galáxia, a via Láctea, provavelmente tem cerca de 100 milhões de buracos negros, embora tenhamos identificado apenas algumas dezenas deles.

Quanto ao Sgr A *, é cerca de 26, 000 anos-luz de distância da Terra com uma massa quatro milhões de vezes a do sol. Isso o torna "fraco" em comparação com outros buracos negros supermassivos, Wardle diz. O outro buraco negro supermassivo que o EHT estuda, Messier 87 (M87) no centro do aglomerado de Virgem, tem uma massa de quase sete bilhões de vezes a do sol.

O EHT escolheu Sgr A * e M87 porque são os maiores buracos negros supermassivos quando vistos da Terra. Eles são os candidatos mais fáceis e acessíveis para estudar.

Mas como podemos tirar uma foto de um buraco negro quando ele é negro?

Bom ponto. Na verdade, os buracos negros são tão negros quanto a escuridão do espaço. Qualquer luz que entra nunca escapa.

Mas em torno de um buraco negro, há luz de um redemoinho luminoso de matéria superaquecida que ainda não caiu no buraco negro. Quando a luz passa perto do horizonte de eventos, ele se curva e é distorcido pela força de gravidade do buraco negro.

Essa lente da luz delineia uma região escura chamada sombra do buraco negro. O tamanho da sombra deve ser duas vezes e meia o tamanho do horizonte de eventos. O tamanho do horizonte de eventos é proporcional à massa do buraco negro. Para Sgr A *, isso resulta em cerca de 15 milhões de milhas de diâmetro. E o diâmetro do M87, o outro buraco negro que o EHT está estudando, é mil vezes maior do que isso.

Você começa a imagem:ao estudar a sombra do buraco negro, os pesquisadores do EHT podem descobrir muitas coisas sobre o buraco negro.

Tecnicamente falando, os cientistas do EHT não produzirão a imagem de um buraco negro. Eles usarão informações sobre a sombra para deduzir informações sobre o buraco negro.

Mas, uma vez que a imagem de um buraco negro não é uma opção (pelo menos não no momento), os cientistas consideram uma imagem da sombra evidência conclusiva da existência de um buraco negro.

Entra John Wardle.

Quando Wardle começou na astrofísica no final dos anos 1960, analisando ondas de rádio emitidas por galáxias, "os buracos negros eram apenas uma curiosidade que pode ou não ter existido, "ele disse." Eles eram um campo ligeiramente desacreditado para um astrônomo estar. "

Mas alguns anos depois, o campo explodiu, e uma vez que os buracos negros alimentam jatos energéticos que emitem ondas de rádio, ele naturalmente gravitou em sua direção (sem trocadilhos).

Como parte do Grupo de Radioastronomia Brandeis, Wardle estuda "galáxias ativas, "um tipo relativamente raro de galáxia superluminosa com buracos negros supermassivos no centro.

A rede

Sgr A * é tão pequeno no céu que não temos um único telescópio na Terra que possa vê-lo com detalhes suficientes para criar uma foto de alta resolução.

Os cientistas do EHT superaram isso colocando em rede sete telescópios ao redor do globo usando uma técnica chamada interferometria de linha de base muito longa (VLBI). O resultado foi um "telescópio virtual" com o poder de resolução de um telescópio do tamanho do diâmetro da Terra.

Por uma semana em abril de 2017, todos os sete telescópios EHT estavam gravando sinais do Sgr A *. Sete relógios atômicos registravam o tempo de chegada dos sinais em cada telescópio.

A natureza dos sinais e quando eles chegam a cada telescópio permitirá que os cientistas trabalhem de trás para frente para construir uma imagem de Sgr A *. Isso vai demorar um pouco para ser concluído. Os telescópios EHT coletaram dados suficientes para preencher 10, 000 laptops.

Jatos grandes

Wardle está especialmente interessado em descobrir mais sobre os enormes jatos de energia que fluem dos buracos negros.

Os jatos se formam quando a matéria fora de um buraco negro é aquecida a bilhões de graus. Ele gira em torno do que é chamado de disco de acreção. Algumas delas passam do ponto sem volta, o horizonte de eventos, e entra no buraco negro.

Mas os buracos negros são comedores complicados. Parte da matéria será cuspida na forma de jatos fortemente focalizados (colimados). Os jatos viajam perto da velocidade da luz por dezenas de milhares de anos-luz.

É possível que não haja jatos vindos de Sgr * A. Não tem estado muito ativo nas últimas décadas.

Mas se os jatos existem, os telescópios do EHT terão captado seus sinais de rádio. Então, a equipe do EHT pode usar as informações para tentar responder o que Wardle diz serem as grandes perguntas sem resposta sobre os jatos:

Do que eles são feitos, elétrons e pósitrons, elétrons e prótons, ou campos eletromagnéticos?

• Como eles começam?
• Como eles aceleram quase à velocidade da luz?
• Como eles se mantêm concentrados?

E agora, finalmente, nós chegamos ao Einstein

Até muito recentemente, evidências que apóiam a teoria da relatividade geral (GR) vieram de observações de nosso sistema solar. Mas as condições em nossa pequena partícula do universo são bastante amenas. As condições extremas encontradas perto de um buraco negro colocarão o GR no teste final.

GR deve descrever com precisão como a luz se curva conforme a massiva atração gravitacional do buraco negro curva o espaço-tempo e atrai tudo em sua direção. Os dados coletados pelo EHT fornecerão medidas desse fenômeno que podem ser comparadas com as previsões de Einstein.

As fórmulas de GR também sugerem que a sombra projetada pelo disco de acreção em torno de Sgr A * será quase circular. Se tiver a forma de um ovo, também nos dirá que algo está errado com o GR.

Wardle acha que GR aguentará os testes. Ainda, sempre há a chance de que GR "precise ser ajustado, "ele disse." Então nós estaremos em uma camisa de força severa porque você não pode fazer mudanças que bagunçam todas as outras partes que funcionam. Isso seria muito emocionante. "