Astrônomos estão capturando vídeo de um buraco negro pela primeira vez

Ao contrário da ficção científica, os buracos negros não são portais para outras dimensões ou aspiradores cósmicos que engolem tudo ao seu redor.

“A mídia sempre pinta os buracos negros como poços de desespero, e tudo desmorona, mas eles são muito mais divertidos do que isso”, disse a astrofísica Sera Markoff. Peculiaridades e Quarks anfitrião Bob McDonald.

Markoff faz parte de uma equipe global que trabalha para capturar o primeiro vídeo de um buraco negro, um salto científico que pode revelar como esses misteriosos objetos cósmicos se comportam.

“Há uma enorme quantidade de perguntas que gostaríamos de poder responder sobre os buracos negros”, disse ela.

Em 2019, os cientistas divulgaram a primeira imagem de um buraco negro – um buraco negro supermassivo no coração da galáxia Messier 87 (M87), a cerca de 50 milhões de anos-luz da Terra – utilizando o Event Horizon Telescope, uma rede de oito radiotelescópios que funciona como um único instrumento virtual, ligando instalações da Antártida a Espanha e Chile.

Markoff, professor plumiano de astronomia da Universidade de Cambridge, diz que o EHT está agora a ser usado para rastrear o colossal buraco negro em M87 em movimento – um avanço que poderá revelar detalhes que as imagens fixas não conseguem. Existem agora 12 telescópios no total, mas apenas onze participarão, já que o telescópio no Pólo Sul não pode ver M87.

Desta vez, as imagens serão tiradas com muito mais frequência – a cada três ou quatro dias, de Março a Abril – permitindo aos astrónomos dar vida ao movimento do buraco negro de forma vívida.

O buraco negro em M87 é um excelente candidato para visualização, pois evolui muito mais lentamente em comparação com outros, de vários dias a mais de uma semana, sa.ys Vincent Fish, gerente de dados de operações da EHT.

Esse ritmo mais lento permite aos astrónomos combinar dados de uma noite inteira numa única imagem – instantâneos que podem depois ser unidos ao longo do tempo para criar o que Fish chama de “um filme time-lapse” do buraco negro em movimento.

Escolhendo o que filmar

Os próprios buracos negros mudam pouco nas escalas de tempo humanas, mas o gás quente que gira em torno deles muda. Esse material forma um disco turbulento que se desloca e se agita constantemente, diz Markoff, que também é professor de astrofísica teórica na Universidade de Amesterdão.

Para o buraco negro em M87, essas mudanças ocorrem ao longo de apenas alguns dias a uma semana. Capturar apenas um único instantâneo por ano, como os investigadores fizeram anteriormente, significou perder grande parte do seu comportamento dinâmico.

Embora exista outro candidato adequado para observação – Sagitário A* – pode ser demasiado inquieto para filmar, de acordo com Fish, que também é cientista investigador no MIT Haystack Observatory.

Localizado no centro da nossa galáxia natal, Sagitário A* muda tão rapidamente que observações feitas com apenas uma hora de intervalo podem parecer mostrar objetos completamente diferentes, dificultando um estudo detalhado, diz ele.

Sondando física extrema

Segundo Markoff, levará muito tempo para processar os muitos “petabytes de dados” registrados em cada um dos telescópios antes que eles cheguem ao ponto de analisá-los para construir as imagens necessárias para o vídeo.

Mas quando estiver pronto, o vídeo poderá ajudar a responder algumas das maiores questões sobre como funcionam os buracos negros, diz ela.

A matéria que gira em torno de um buraco negro se move próximo à velocidade da luz, atingindo condições muito além de qualquer coisa que os cientistas possam recriar em laboratórios na Terra, diz ela. Por causa disso, os astrónomos desenvolveram teorias concorrentes sobre o que acontece nestes ambientes extremos.

Os investigadores, diz ela, esperam que as novas observações ajudem a resolver alguns desses debates: Em que direção gira o buraco negro? Como ele se alimenta da matéria circundante? Por que parte do material cai para dentro e faz crescer o buraco negro, enquanto outro material é expelido para fora em jatos de plasma “semelhantes a mangueiras de incêndio”?

Outros podem libertar ventos de material, e alguns — como o Sagitário A* — permanecem em grande parte adormecidos, levando os cientistas a suspeitar que os buracos negros podem passar por fases ativas e silenciosas ao longo do tempo, diz Markoff.

Compreender estes processos é importante porque a influência dos buracos negros estende-se muito além do seu entorno imediato, diz ela.

Por exemplo, os jatos da M87, diz ela, atravessam a galáxia e injetam enormes quantidades de energia no gás circundante. Este processo — conhecido como “feedback” galáctico — pode aquecer o gás e impedir que ele esfrie o suficiente para formar novas estrelas.

Desta forma, os buracos negros podem regular o crescimento de suas galáxias hospedeirasàs vezes crescendo, extinguindo ou até mesmo interrompendo a formação de estrelas.

“Quando pensamos sobre nós mesmos vivendo nesta época e lugar do universo, nos perguntamos: ‘Como chegamos aqui? Por que o universo tem essa aparência?” Markoff disse.

“Sabemos que os buracos negros desempenharam um grande papel.”