Perguntas e Respostas

Por que é que é tão difícil conseguir uma imagem de um buraco negro?

Esta quarta-feira foi divulgada a primeira imagem de um buraco negro.

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Imagem artística do buraco negro no coração da galáxia M87 ESO/M. Kornmesser

Objectivo cumprido. Esta quarta-feira tivemos a “primeira prova visual directa” de um buraco negro supermaciço e da sua sombra. Mas o que são buracos negros supermaciços? Ou por que é que só agora tivemos uma imagem deste objecto cósmico monstruoso?

O que são buracos negros? 
Buracos negros são objectos cósmicos com massas enormes, mas com tamanhos extremamente compactos em termos astronómicos. “A presença destes objectos afecta o ambiente à sua volta de forma extrema, distorcendo o espaço-tempo e sobreaquecendo qualquer material envolvente”, lê-se num comunicado do Observatório Europeu do Sul (ESO).

Um buraco negro forma-se quando a matéria entra em colapso sobre si própria. Por definição, este objecto denso não se vê directamente e – devido à gravidade – nem a luz (que lá caiu) consegue escapar. Como escreveu Carl Sagan no seu livro Cosmos: “Quando a gravidade for suficientemente elevada, nada, nem sequer a luz consegue sair. A um sítio como esse chama-se buraco negro.”

Os buracos negros estelares resultam da morte de uma estrela gigante – geralmente com dez vezes a massa do Sol. Estes buracos negros formam-se porque a matéria cede à gravidade e entra em colapso sobre si mesma dando origem a estes objectos densos.

No coração das galáxias, há os buracos negros supermaciços que podem ter milhões de vezes a massa do nosso Sol, sendo assim bem mais densos do que os estelares. E como surgem? Podem ter surgido a partir do colapso de enormes nuvens de gases ou de aglomerados de milhões de estrelas quando o Universo era mais jovem. Devido à sua grande quantidade de massa, a sua atracção gravítica também é maior do que a dos estelares.

“Os buracos negros supermaciços podem ser relativamente tranquilos ou podem flamejar e conduzir a incríveis e poderosos jactos de partículas subatómicas do fundo espaço interestelar”, indica-se no site do projecto Telescópio do Horizonte de Eventos, projecto que conseguiu obter esta quarta-feira a primeira imagem do buraco negro. 

Que buraco negro foi alvo da primeira imagem da história?

É um buraco negro supermaciço e situa-se a 54 milhões de anos-luz do nosso planeta, na direcção da constelação de Virgem. Está no centro da galáxia M87 e tem uma massa de cerca de 6,5 mil milhões de vezes a massa do Sol.

Há ainda outro buraco negro alvo do projecto. Também é supermaciço e está no centro da nossa galáxia (a Via Láctea). Tem quatro milhões de vezes a massa do nosso e situa-se a 26 mil anos-luz (tempo que a luz emitida pela estrela na vizinhança do buraco negro demora a chegar até nós) da Terra na direcção da constelação de Sagitário. Este buraco negro monstruoso é conhecido como Sagitário A.

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Primeira imagem de um buraco negro Colaboração EHT

O que é o projecto do Telescópio do Horizonte de Eventos (EHT)?

É uma rede de oito radiotelescópios e tem o objectivo de captar imagens de buracos negros. Há telescópios no Havai, México, Estados Unidos (Arizona), Espanha (Serra Nevada), Chile (deserto de Atacama) e Antárctida.

As observações deste projecto usaram uma técnica chamada Interferometria de Longa Linha de Base (VLBI), que sincroniza os telescópios à volta do mundo e usa a rotação do nosso planeta para formar um “telescópio virtual do tamanho da Terra”, como refere o comunicado. Este projecto permite assim que se estudem os objectos mais “extremos” do Universo previstos pela teoria da Relatividade Geral de Einstein.

Por que é que é tão difícil ter uma imagem de um buraco negro?

Para captar os monstruosos buracos negros é necessário ter alta resolução. Com a técnica de VLBI, consegue-se uma resolução equivalente a um radiotelescópio de muitos milhares de quilómetros de diâmetro. “Contudo, a VLBI também tem muitas áreas que não são cobertas por qualquer antena”, assinala-se no site do EHT. Como tal, estas partes em falta dificultam a reprodução de uma imagem de alta precisão.

No site do EHT também se frisa uma segunda dificuldade: nas observações dos radiotelescópios, a alta-resolução não é o mesmo de uma imagem com elevada qualidade. Para contornar este problema, os cientistas do EHT começaram por desenvolver métodos de análise através de dados de simulação antes de começar as observações.

Além disso, este é um processo dispendioso e que leva muito tempo. As observações da maioria dos dados recolhidos pelo EHT terminaram em 2017 e desde então têm sido analisadas.

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Simulações do buraco negro no centro da galáxia M87 Jason Dexter (esquerda)/Kazunori Akiyama (direita)

O que se quer perceber sobre os buracos negros?

O site do Telescópio do Horizonte de Eventos destaca que os grandes desafios da física e da astronomia são compreender como um buraco negro devora matéria, acciona jactos de partículas e energia e distorce o espaço-tempo. Como referia Carl Sagan em Cosmos: “Um buraco negro é uma espécie de poço sem fundo.” 

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