공간 사전에 처음 캡처 된 블랙홀의 이미지

Os astrônomos capturaram a primeira imagem de um buraco negro, anunciando uma revolução em nossa compreensão dos objetos mais enigmáticos do universo.

A imagem mostra um halo de poeira e gás, traçando o contorno de um buraco negro colossal, no coração da galáxia Messier, a 55 milhões de anos-luz da Terra.

O buraco negro em si – um alçapão cósmico do qual nem a luz nem a matéria pode escapar – é invisível. Mas as últimas observações levam os astrônomos ao seu limiar pela primeira vez, iluminando o horizonte de eventos além do qual todas as leis físicas conhecidas entram em colapso.

A imagem inovadora foi capturada pelo telescópio Event Horizon (EHT), uma rede de oito radiotelescópios que vão desde a Antártica até a Espanha e o Chile, em um esforço envolvendo mais de 200 cientistas.

Sheperd Doeleman, diretor da EHT e pesquisador sênior da Universidade de Harvard, disse: “Os buracos negros são os objetos mais misteriosos do universo. Nós vimos o que pensávamos ser invisível. Nós tiramos uma foto de um buraco negro.

France Córdova, diretora da Fundação Nacional de Ciência dos Estados Unidos e astrofísica, disse que a imagem, que ela tinha visto apenas como foi revelada na coletiva de imprensa que ela estava presidindo, trouxe lágrimas aos seus olhos.

“Temos estudado buracos negros há tanto tempo que às vezes é fácil esquecer que nenhum de nós viu um”, disse ela. “Isso vai deixar uma marca nas memórias das pessoas”.

A imagem dá o primeiro vislumbre direto do disco de acreção de um buraco negro, um anel de gás e poeira em forma de rosquinha que constantemente “alimenta” o monstro.

O EHT capta a radiação emitida pelas partículas dentro do disco que são aquecidas a bilhões de graus à medida que elas giram em torno do buraco negro, próximo à velocidade da luz, antes de desaparecer no meio.

A aparência em forma de auréola na imagem é porque as partículas no lado do disco que giram em direção à Terra são lançadas na nossa direção mais rapidamente e assim parecem mais brilhantes. A sombra escura dentro marca a borda do horizonte de eventos, o ponto sem retorno, além do qual nenhuma luz ou matéria pode viajar rápido o suficiente para escapar da inexorável atração gravitacional do buraco negro.

Os buracos negros foram inicialmente previstos pela teoria da relatividade de Einstein – embora o próprio Einstein estivesse cético de que eles realmente existissem.

Desde então, os astrônomos acumularam evidências esmagadoras de que esses sumidouros cósmicos estão por aí, incluindo a detecção recente de ondas gravitacionais que se espalham pelo cosmo quando pares deles colidem.

Primeiros alvos

O EHT alcançou o poder de fogo necessário combinando dados de oito dos principais observatórios de rádio do mundo, incluindo o Atacama Large Millimeter Array (Alma) no Chile e o telescópio Pólo Sul, criando um telescópio efetivo do tamanho da Terra.

Quando as observações foram lançadas em 2017, o EHT tinha dois alvos principais. Primeiro foi Sagittarius A *, o buraco negro no centro da Via Láctea, que tem uma massa de cerca de 4 milhões de sóis. O segundo alvo, que produziu a imagem, foi um buraco negro supermassivo na galáxia M87, com massa equivalente a 6 bilhões de sóis.

A colaboração ainda está trabalhando na produção de uma imagem do buraco negro da Via Láctea. “Esperamos conseguir isso muito em breve”, disse Doeleman.

O grande volume de dados gerados também foi sem precedentes – em uma noite, o EHT gerou dados suficientes para preencher meia tonelada de discos rígidos. Isso significou esperar por meio ano pelos dados do Pólo Sul, que só poderiam ser enviados no final do inverno antártico.

As observações já estão dando aos cientistas novos insights sobre o estranho ambiente próximo aos buracos negros, onde a gravidade é tão feroz que a realidade, como a conhecemos, é distorcida além do reconhecimento.

No horizonte de eventos, a luz é curvada em um loop perfeito ao redor do buraco negro, o que significa que, se você estivesse ali, seria capaz de ver a parte de trás da sua própria cabeça. As observações também fornecem um dos testes mais rigorosos até hoje da teoria da relatividade geral de Einstein: isso prevê uma forma arredondada do halo do buraco negro, de acordo com o que a EHT observou.

Os cientistas também esperam entender mais sobre a origem dos jatos de radiação que são lançados dos pólos de alguns buracos negros perto da velocidade da luz, criando balizas brilhantes que podem ser captadas pelo cosmos.

No entanto, as observações ainda não revelam nada sobre o interior inescrutável do buraco negro.

“O buraco negro não é o horizonte de eventos, é algo dentro. Pode ser algo dentro do horizonte de eventos, um objeto exótico pairando logo abaixo da superfície, ou pode ser uma singularidade no centro … ou um anel ”, disse Younsi. “Ainda não nos dá uma explicação do que está acontecendo dentro.”

Heino Falcke, presidente do conselho científico da EHT, que está baseado na Universidade Radboud, na Holanda, disse: “A grande questão para mim é se poderemos ultrapassar esse limite. A resposta pode ser talvez não. Isso é frustrante, mas vamos ter que aceitar.

A aluna que desenvolveu um algoritmo crucial

O Telescópio Event Horizon conta com uma técnica chamada interferometria. Isso é um pouco como tentar reconstruir uma pedra jogada em uma lagoa, colocando detectores ao redor da borda da lagoa para medir as ondulações enviadas. Da mesma forma, com o EHT, os sinais de todos os oito telescópios têm que ser combinados e alimentados através de um computador para transformar uma montanha de sinais incompreensíveis em uma imagem visual.

Isso apresentou um desafio computacional sem precedentes: a quantidade de dados coletados era tão grande que precisou ser enviada fisicamente para um local central, o MIT Haystack Observatory, na forma de meia tonelada de discos rígidos.

Desenvolver novos algoritmos sofisticados foi uma parte crucial para transformar os dados do EHT em uma imagem. Eles precisavam não apenas combinar os dados, mas também filtrar o ruído causado por fatores como a umidade atmosférica, que distorce as ondas de rádio e sincroniza precisamente os sinais capturados pelos telescópios mais distantes.

Enquanto ainda estudava no MIT, a cientista da computação Katie Bouman inventou um novo algoritmo para juntar dados coletados através da rede EHT. Bouman conduziu uma série elaborada de testes com o objetivo de garantir que a imagem da EHT não fosse resultado de alguma falha técnica ou falha. Em um estágio, isso envolveu a divisão da colaboração em quatro equipes separadas que analisaram os dados de forma independente até que estivessem absolutamente confiantes em suas descobertas.

“Somos um grande grupo de astrônomos, físicos, matemáticos e engenheiros, e isso é o que foi necessário para alcançar algo antes impossível”, disse Bouman.

출처 : 보호자

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