Nova análise do buraco negro fotografado em 2019 revela comportamento inesperado

Em 2019, o Event Horizon Telescope (EHT) surpreendeu o mundo e agitou a comunidade científica com a primeira imagem real de um buraco negro. Agora, a equipe por trás do projeto usou tudo o que aprendeu na experiência de fotografar um buraco negro para analisar dados coletados entre os anos de 2009 a 2013.

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A equipe é uma colaboração internacional, já que o Event Horizon Telescope se trata, na verdade, de uma parceria de telescópios localizados em várias partes do globo, tais como o Telescópio do Polo Sul, que fica na estação Amundsen–Scott, na Antártida. Todos esses telescópios, juntos, formam uma antena de rádio virtual do tamanho da Terra para fornecer imagens tão incríveis quanto a do buraco negro M87* (pronuncia-se “M87 estrela”).

Como explica Bradford Benson, professor associado de astronomia e astrofísica da UChicago, que lidera as operações do Telescópio do Polo Sul, “o Event Horizon Telescope está nos dando uma nova ferramenta para estudar buracos negros e gravidade de maneiras que nunca foram possíveis”. Em breve, esses cientistas esperam poder usar essa ferramenta para estudar mais a fundo o Sgr A*, o buraco negro supermassivo no centro da Via Láctea.

Graças ao aprendizado ao fotografar o M87*, os pesquisadores fizeram a análise que revela o comportamento da imagem do buraco negro ao longo de vários anos. Entre os resultados, eles apontam curiosidades como a persistência de uma sombra em forma de lua crescente na imagem, bem como a movimentação dessa sombra, que parece girar de um lado para outro, sempre oscilando. Os resultados da pesquisa foram publicados nesta quarta-feira (23) no The Astrophysical Journal.

Análises inéditas do disco de plasma

Tudo o que podemos ver na imagem de um buraco negro é a região ao redor dele, já que a luz não pode escapar do horizonte de eventos e, portanto, nada pode ser visto ali. Mas a região brilhante já pode nos dizer muito sobre esse objeto misterioso. Ela é formada por plasma super quente que gira em altíssima velocidade ao redor do M87*, e é ali que as coisas podem ser muito reveladoras. O problema é que essa imagem foi feita a partir de observações realizadas ao longo de uma semana, em abril de 2017. Esse tempo é muito curto para ver muitas mudanças no plasma.

Por isso, foi preciso voltar um pouco no tempo e estudar um período mais longo. Por sorte, os pesquisadores já haviam coletado muitos dados do mesmo buraco negro entre 2009 e 2013 com os primeiros conjuntos de telescópios antes que todos se juntassem à colaboração internacional do Evento Horizon. Pois bem, com todos esses dados em mãos e conhecendo melhor o M87* por causa da imagem capturada, eles foram capazes de descobrir se o tamanho e a orientação da sombra em forma de lua crescente havia mudado ao longo dos anos.

Infelizmente, em 2009 a 2013 havia menos telescópios colaborando e, com isso, os dados coletados não são o suficiente para uma nova imagem. Mas a equipe conseguiu usar as informações para criar um modelo estatístico que permite observar as mudanças na aparência do buraco negro com o passar do tempo. Assim, os cientistas mostraram que o M87* se comporta como a teoria prevê: o diâmetro da sombra do buraco negro permaneceu consistente com a teoria da relatividade geral de Einstein, considerando que se trata de um buraco negro de 6,5 bilhões de massas solares.

Entretanto, houve uma surpresa para a equipe do EHT. É que embora eles esperassem que o anel de plasma permanecesse consistente ao longo do tempo, eles não sabiam que a sombra dele estaria oscilando. Foi a primeira vez que alguém conseguiu ter uma visualização como essa, e o estudo pode trazer uma nova compreensão sobre fenômenos como os jatos relativísticos — rajadas que são expelidas do disco de acreção em velocidade próxima à da luz.

De acordo com Maciek Wielgus, líder do estudo, “nem todos os modelos teóricos de acréscimo permitem tanta oscilação”. Isso significa que alguns dos modelos já criados poderão ser descartados, e isso é algo bom. Quando restrições são estabelecidas, a ciência pode seguir com maior segurança rumo a outras direções na busca por respostas conclusivas.

O cientista do projeto Evento Horizon Geoffrey Bower disse que ainda veremos imagens e dados ainda mais ricos sobre o buraco negro, permitindo assim um estudo mais detalhado sobre o anel turbulento do disco de acresção. “Já estamos trabalhando na análise dos dados de observações de 2018, obtidas com um telescópio adicional localizado na Groenlândia”, disse ele. “Em 2021, estamos planejando observações com mais dois locais, proporcionando uma qualidade de imagem extraordinária. Este é um momento realmente emocionante para estudar buracos negros!”, completou.

Fonte: Phys.org, MIT