p A imagem de um buraco negro tem um anel brilhante de emissão em torno de uma "sombra" lançada pelo buraco negro. Este anel é composto por uma pilha de subanéis cada vez mais nítidos que correspondem ao número de órbitas que os fótons tomaram ao redor do buraco negro antes de chegar ao observador. Crédito:George Wong (UIUC) e Michael Johnson (CfA)
p Abril passado, o Event Horizon Telescope (EHT) gerou entusiasmo internacional ao revelar a primeira imagem de um buraco negro. Hoje, uma equipe de pesquisadores publicou novos cálculos que prevêem uma subestrutura intrincada e impressionante em imagens de buracos negros de curvatura extrema da luz gravitacional. p "A imagem de um buraco negro contém, na verdade, uma série aninhada de anéis, "explica Michael Johnson do Center for Astrophysics, Harvard e Smithsonian (CfA). "Cada anel sucessivo tem aproximadamente o mesmo diâmetro, mas se torna cada vez mais nítido porque sua luz orbitou o buraco negro mais vezes antes de chegar ao observador. Com a imagem EHT atual, tivemos apenas um vislumbre de toda a complexidade que deveria emergir na imagem de qualquer buraco negro. "
p Como os buracos negros prendem todos os fótons que cruzam seu horizonte de eventos, eles lançam uma sombra em sua emissão envolvente brilhante do gás quente em queda. Um "anel de fóton" circunda esta sombra, produzido a partir da luz que é concentrada pela forte gravidade perto do buraco negro. Esse anel de fóton carrega a impressão digital do buraco negro - seu tamanho e forma codificam a massa e a rotação ou "rotação" do buraco negro. Com as imagens EHT, pesquisadores de buracos negros têm uma nova ferramenta para estudar esses objetos extraordinários.
p "Este é um momento extremamente emocionante para pensar sobre a física dos buracos negros, "diz Daniel Kapec, do Institute for Advanced Study." A teoria da relatividade geral de Einstein faz uma série de previsões impressionantes para os tipos de observações que estão finalmente ao nosso alcance, e acho que podemos esperar muitos avanços nos próximos anos. Como teórico, Acho a rápida convergência entre teoria e experimento especialmente gratificante, e espero que possamos continuar a isolar e observar previsões mais universais da relatividade geral à medida que esses experimentos se tornam mais sensíveis. "
Os buracos negros lançam uma sombra sobre a imagem do material brilhante circundante porque seu forte campo gravitacional pode dobrar e capturar a luz. A sombra é delimitada por um anel de luz brilhante, correspondendo a fótons que passam perto do buraco negro antes de escapar. O anel é na verdade uma pilha de subrings cada vez mais afiados, e o enésimo subanés corresponde aos fótons que orbitaram o buraco negro n / 2 vezes antes de chegar ao observador. Esta animação mostra como uma imagem de buraco negro é formada a partir desses subanéis e as trajetórias dos fótons que criam a imagem. Crédito:Center for Astrophysics, Harvard e Smithsonian p A equipe de pesquisa incluiu astrônomos observacionais, físicos teóricos, e astrofísicos.
p "Reunir especialistas de diferentes áreas nos permitiu realmente conectar uma compreensão teórica do anel de fótons ao que é possível com a observação, "observa George Wong, um estudante de graduação em física na Universidade de Illinois em Urbana-Champaign. Wong desenvolveu um software para produzir imagens simuladas de buracos negros em resoluções mais altas do que as computadas anteriormente e para decompor essas imagens na série prevista de sub-imagens. "O que começou como cálculos clássicos de lápis e papel nos levou a levar nossas simulações a novos limites."
p Referência:Assinaturas interferométricas universais de um anel de fótons do buraco negro. Crédito:Michael D. Johnson (CfA), Simulação:George Wong (UIUC)
p Os pesquisadores também descobriram que a subestrutura da imagem do buraco negro cria novas possibilidades para observar os buracos negros. "O que realmente nos surpreendeu foi que, embora os subanéis aninhados sejam quase imperceptíveis a olho nu nas imagens - mesmo imagens perfeitas - eles são sinais fortes e claros para arranjos de telescópios chamados interferômetros, "diz Johnson." Embora a captura de imagens de buracos negros normalmente requer muitos telescópios distribuídos, os subanéis são perfeitos para estudar usando apenas dois telescópios muito distantes um do outro. Adicionar um telescópio espacial ao EHT seria o suficiente. "
p "A física dos buracos negros sempre foi um belo assunto com profundas implicações teóricas, mas agora também se tornou uma ciência experimental, "diz Alex Lupsasca da Harvard Society of Fellows." Como teórico, Estou muito feliz por finalmente reunir dados reais sobre esses objetos nos quais temos pensado abstratamente por tanto tempo. "
p Os resultados foram publicados em
Avanços da Ciência .
