Telescópio de buraco negro faz observações recordes da superfície da Terra: WebCuriosos

Em imagens de teste de galáxias distantes, um conjunto de Telescópios Event Horizon alcançou as observações de maior resolução já obtidas da Terra.

É uma conquista que coloca ao nosso alcance imagens ainda mais espetaculares de buracos negros supermassivos, oferecendo melhorias futuras que são 50% mais detalhadas do que as imagens obtidas até agora – as de M87*, um buraco negro supermassivo a 55 milhões de anos-luz de distância, e Sagitário A* (Sgr A*), o buraco negro supermassivo no centro da nossa galáxia.

Tiradas usando apenas alguns dos telescópios que compõem o conjunto Event Horizon Telescope (EHT), as novas observações não resultaram em novas imagens. Para isso, é necessária toda a força de todo o array.

Mas a experiência conseguiu observar o Universo na melhor resolução alguma vez obtida na superfície da Terra, detectando luz infravermelha distante a uma frequência relativamente mais alta de 345 GHz, que tem um comprimento de onda de apenas 0,87 milímetros.

“Com o EHT, vimos as primeiras imagens de buracos negros usando observações de comprimento de onda de 1,3 milímetros, mas o anel brilhante que vimos, formado pela curvatura da luz na gravidade do buraco negro, ainda parecia desfocado porque estávamos nos limites absolutos de como nítidos poderíamos fazer as imagens”, diz o astrofísico Alexander Raymond do Laboratório de Propulsão a Jato da NASA.

“Com 0,87 mm, as nossas imagens serão mais nítidas e detalhadas, o que, por sua vez, provavelmente revelará novas propriedades, tanto aquelas que foram previstas anteriormente como talvez algumas que não foram.”

As imagens de M87* e Sgr A* são o produto de uma técnica chamada interferometria de linha de base muito longa, ou VLBI, que envolve não um, mas muitos conjuntos de radiotelescópios em todo o mundo, todos trabalhando juntos com precisão sincronizada.

A combinação de numerosas matrizes resulta efetivamente em uma área de coleta do tamanho da Terra; quanto mais antenas telescópicas forem usadas, mais detalhados serão os dados resultantes. Mas com tantos telescópios, há muitos dados – classificá-los, analisá-los e processá-los para produzir uma imagem do horizonte de eventos de um buraco negro é uma tarefa monumental. Entre a coleta de dados e a análise e processamento, cada imagem exige dedicação, tempo e trabalho.

No entanto, as imagens em si ainda estão bastante desfocadas e só existem duas maneiras de melhorar a resolução. A primeira é aumentar o tamanho do telescópio. Isso não vai acontecer tão cedo – o EHT já tem o tamanho da Terra. O outro está observando em uma frequência mais alta.

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Esta última opção é muito mais viável, mas tem os seus desafios. Por exemplo, o vapor de água absorve ondas de 0,87 milímetros muito mais do que de 1,3 milímetros, resultando em uma opacidade atmosférica muito maior nesse comprimento de onda. Observações anteriores de 0,87 milímetros exigiram o uso de um telescópio espacial, que não possui a área de coleta do EHT do tamanho da Terra.

A colaboração EHT desenvolveu uma forma de corrigir os efeitos do vapor de água na atmosfera que melhora a eficiência do conjunto e permite que observações de 0,87 milímetros sejam obtidas a partir da superfície da Terra.

As novas observações prometem uma resolução equivalente à observação de uma tampa de garrafa na Lua a partir da Terra, o que significa que poderemos ver buracos negros supermassivos menores, mais fracos e mais distantes.

As observações também significam que em breve poderemos ver imagens multicoloridas do material quente e turbulento que gira em torno destes gigantes cósmicos, através de imagens nos comprimentos de onda de 1,3 milímetros e 0,87 milímetros simultaneamente.

“Para entender por que isso é um avanço, considere a explosão de detalhes extras que você obtém ao passar de fotos em preto e branco para coloridas”, diz o astrofísico Sheperd 'Shep' Doeleman do Harvard & Smithsonian Center for Astrophysics e do Smithsonian Astrophysical Observatory.

“Esta nova 'visão colorida' permite-nos separar os efeitos da gravidade de Einstein do gás quente e dos campos magnéticos que alimentam os buracos negros e lançam jatos poderosos que percorrem distâncias galácticas.”

Estamos muito perto de aprender muito mais sobre buracos negros do que jamais conseguimos antes. Observe este espaço – a ciência épica espreita no horizonte de eventos.

A pesquisa foi publicada em O Jornal Astronômico.