Grandes questões que a primeira imagem de um buraco negro não responde.

A imagem que a Agência Espacial Europeia obteve de uma rede de radiotelescópios provou décadas de previsões sobre como o horizonte de eventos se comporta, mas muitas questões vitais permanecem sem resposta.

A impressionante primeira imagem em close-up de um buraco negro que os cientistas da Agência Espacial Europeia lançaram é descrita por especialistas como surpreendente. A Live Science citou Eric Bonning, astrofísico e pesquisador de buracos negros da Universidade Emory, dizendo: “De uma escala de zero a surpreendente, foi incrível”. O buraco negro está localizado no centro da super gigante galáxia de Virgem, a cerca de 55 milhões de anos-luz do sistema solar.

Uma rede internacional de radiotelescópios, chamada Event Horizon Telescope, confirmou muitas previsões de como a luz se comportaria em torno desses objetos escuros, preparando o terreno para uma nova era da astronomia dos buracos negros, dizem os cientistas. (O horizonte de eventos é o ponto extremo na aproximação a um buraco negro onde o “agarrão” gravitacional torna impossível um retorno para tudo, incluindo a luz.) A imagem combina com as ilustrações de buracos negros na ciência e na cultura pop, escreve a Live Science. A grande diferença é que é muito mais turva.

Os buracos negros, popularizados por filmes e pelo livro de Stephen Hawking, Black Holes and Baby Universes, foram preditos por um grupo de astrofísicos liderados pelo índio americano Subramanyan Chandrasekhar, que dividiu o Prémio Nobel de Física de 1983 com William A Fowler “por estudos teóricos dos processos físicos de importância para a estrutura e evolução das estrelas”. Chandrasekhar, cujo tio paterno CV Raman ganhou o Nobel de Física em 1930 por um estudo das propriedades da luz passando por um meio, propôs a constante que veio a ser conhecida como o limite Chandrasekhar, que teorizava que a massa de uma anã branca não podia exceder 1,44 vezes a do Sol. Corpos maiores seriam instáveis à medida que a pressão de degeneração de elétrons se torna insuficiente para equilibrar a auto-atração gravitacional da estrela, resultando no colapso gravitacional e evoluindo para um tipo diferente de remanescente estelar, como uma estrela de nêutrons ou um buraco negro.

Uma simulação em computador de uma anã branca sendo interrompida por um buraco negro de 1.000 massas solares. Chris Fragile/ College of Charleston

Significativamente, a rede de câmaras que capturaram a fotografia do buraco negro incluiu o Chandra X-Ray Observatory (CXO), em homenagem a Chandrasekhar. O CXO tem um telescópio espacial que a NASA lançou a 23 de julho de 1999, e é sensível a fontes de raios X mais fracas em uma centésima parte do que os sinais que qualquer telescópio de raios X anterior poderia descobrir.

No entanto, Bonning disse ao Live Science que a imagem do buraco negro deixou três questões-chave sem resposta. As questões foram:

As teorias de Stephen Hawking eram tão corretas quanto as de Einstein?

A maior contribuição de Hawking para a física foi a idéia da “Radiação Hawking” – os buracos negros não são pretos, mas emitem pequenas quantidades de radiação ao longo do tempo, sugerindo que os buracos negros poderiam começar a diminuir quando parassem de crescer. Bonning disse que o Telescópio Event Horizons não confirmou ou negou essa teoria, embora muitos também não esperassem que isso acontecesse.

Como é que os buracos negros produzem os seus enormes jatos de matéria quente e rápida?

Todos os buracos negros supermassivos absorvem a matéria nas proximidades, absorvem a maior parte dessa matéria ao longo dos seus horizontes de eventos, e “cospem” a restante no espaço a uma velocidade próxima à da luz em torres flamejantes que os astrofísicos chamam de “jatos relativísticos”, diz o artigo. O buraco negro no centro de Virgem A (também chamado de Messier 87) é conhecido por seus impressionantes jatos, expelindo matéria e radiação por todo o espaço. Os seus jatos relativísticos são tão grandes que podem escapar da galáxia circundante, de acordo com o artigo. Embora os físicos saibam como isso acontece em termos amplos, os detalhes ainda são elusivos e a imagem não lança mais luz sobre o assunto.

Como a relatividade geral e a mecânica quântica se encaixam?

A relatividade geral, que abrange coisas muito grandes como a gravidade, e a mecânica quântica, que abrange coisas muito pequenas, são mutuamente contraditórias, segundo os cientistas. Os cientistas esperavam buracos negros em que a gravidade extrema pudesse distorcer muitas propriedades físicas para dar alguma luz a essa contradição. A imagem não conseguiu dar nenhuma resposta a esta questão.

Então, o que aprendemos com esta imagem?

Bonning diz que, o que os físicos aprenderam com a imagem foi que Einstein estava certo, mais uma vez. A borda da sombra, até onde o Telescópio de Horizontes de Eventos pode ver, é um círculo perfeito, assim como os físicos do século 20, que trabalharam com as equações de relatividade geral de Einstein, previam.

O resultado com implicações práticas mais imediatas, segundo Bonning, foi que a imagem permitiu aos cientistas medir a massa desse buraco negro supermassivo com precisão, situado a 55 milhões de anos-luz de distância, no coração da galáxia de Virgem A. É 6,5 bilhões de vezes mais massivo que o nosso sol. A descoberta pode mudar a forma como os físicos pesam os buracos negros supermassivos nos corações de outras galáxias mais distantes ou menores.

“Cientistas da Agência Espacial Europeia revelam a primeira imagem de um buraco negro.”

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Crédito Imagem Destaque – EHT Collaboration/National Science Foundation

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