Texto

(1)

É

hoje que

vamos

ver

um

buraco

negro

pela

primeira

vez?

Cientistas

podem divulgar hoje

a

primeira

imagem

de

um

buraco

negro,

o

resultado

do

projecto

do Telescópio Event

Horizon.

O

anúncio

da

descoberta

que pôe

à

prova

a

teoria

de Einstein

vai acontecer em

seis

cidades ao

mesmo

tempo

Astrofísica

Andrea

Cunha

Freitas

Ilustração

de um buraco negro

supermaciço

divulgada

pela Agência Espacial

(2)

O que se espera éuma imagem de uma sombra com odesenho de uma forma circular. Será com uma ima-gem deste género que oteste obser-vacional do projecto do Telescópio Event Horizon (EHT, na sigla em inglês) vai conseguir validar ateoria darelatividade geral de Einstein, de

1915. Osburacos negros sãoainda um

dos maiores enigmas do universo. Se seconfirmar aexpectativa dos espe-cialistas em todo omundo, os cientis-tasvão divulgar hoje aprimeira ima-gem alguma vez obtida de um buraco negro. Um marco histórico da

astro-física que será anunciado em seis

conferências de imprensa

simultâ-neas em várias cidades.

Bruxelas, Washington, Santiago, Xangai, Taipé eTóquio. As seis

cida-des estarão hoje unidas por um

acon-tecimento único, aguardado com enorme expectativa. Parajá, o

anún-cio oficial apenas refere quenas várias

conferências de imprensa que vão decorrer simultaneamente será divul-gado "um resultado inovador do pro-jecto do EHT", uma parceria

interna-cional formada em2012para observar

comvários telescópios oambiente nas

proximidades deum buraco negro. O

que oscientistas esperam éque hoje

sejaapresentada aimagem do "mons-tro celeste" que existe nanossa

galá-xiaeque éconhecido como Sagitário A. Este buraco negro supermaciço que está no coração da Via Láctea encontra-se a26.000anos-luz de

dis-tância, o tempo que a luz emitida pela

estrela na vizinhança doburaco negro demora a chegar até nós. Chamam-lhe monstro por causa da gigantesca quantidade dematéria que possui, mais precisamente, quatro milhões de vezes amassa do Sol. Em2002,

uma equipa decientistas, apresentou provas na revista Nature de que

Sagi-tário A eraoburaco negro

monstruo-sono centro danossa galáxia. Embora oscientistas envolvidos no projecto setenham recusado a divul-gar pormenores sobre a descoberta antes do anúncio formal, oobjectivo deste esforço internacional doEHTé

claro. "Éum projecto visionário para

tiraraprimeira fotografia de um

bura-conegro. Somos uma colaboração de mais de

200

pessoas

internacional-mente", afirmou, em Março, no

Texas, oastrofísico Sheperd Doele-man, director do EHT do Centro de Astrofísica Harvard &Smithsonian, citado pela Reuters.

A imagem, se for divulgada, vai colocar àprova um pilar científico: a

teoria da relatividade geral do físico

Albert Einstein, que tinha como objectivo explicar asleis da gravidade e sua relação com outras forças

natu-rais. Além doSagitário A,oscientistas

também sefocaram num outro bura-co negro supermaciço que está no centro da galáxia MB7na direcção da constelação Virgo, com uma massa que terá entre 3,5e6mil milhões de vezes a do Sol e localizado a 54 milhões de anos-luz da Terra.

Estrelas que colapsam

Os buracos negros são entidades

extraordinariamente densas e geral-mente sãoformados quando as estre-las (maiores do que o nosso Sol)

colapsam no final do seu ciclo de vida. Buracos negros supermaciços são os

maiores que existem, devorando

matéria eradiação eque sepensa que resultam da fusão com outros

bura-cos negros. Oscientistas descrevem um buraco negro como "uma distor-ção extrema no espaço-tempo".

"Os buracos negros são uma das

previsões mais fascinantes dateoria da relatividade geral, corresponden-do aregiões do Universo em que o

espaço e o tempo (na realidade o

"espaço-tempo" dado que espaço e

tempo não são conceitos indepen-dentes segundo estateoria) são detal

forma deformados que nem a luz (que semove àmaior velocidade

per-mitida) consegue escapar destas regiões", explica ao PÚBLICO o físico

João Rosa, investigador da Universi-dade de Aveiro.

Sheperd Doeleman játinha anun-ciado que os investigadores

envolvi-dos no projecto EHT conseguiram os

primeiros dados em Abril de 2017 fornecidos pela rede global de

radio-telescópios. Ostelescópios que desde oinício desta missão recolheram e

registaram estes dados estão localiza-dos no Arizona e Havai, nos EUA, México, Chile, Espanha eAntárctida. Mais tarde, também houve

telescó-pios em França ena Gronelândia que

sejuntaram àrede.

Ofacto deos buracos negros não permitirem que aluzescape faz com

que seja difícil visualizá-los. Oque

vamos ver será uma imagem com

falsas cores para representar os com-primentos de onda de rádio. Na ver-dade, osregistos obtidos no EHT não

formam sequer uma imagem

com-pleta, existindo falhas nos dados conhecidas como "pontos cegos". A

imagem que serádivulgada será uma reconstituição preenchendo os espa-ços em branco. Seriam precisos

milhares de telescópios para

conse-guir uma fotografia sem "pontos

cegos". No fundo, eusando a analo-gia que éproposta pelos cientistas,

écomo se ouvíssemos uma música

a tocar num piano sem algumas

teclas edepois tivéssemos de

recons-tituir

a música, preenchendo os "silêncios". Uma reconstituição que

éfeita com um algoritmo.

"Como oburaco negro é extrema-mente compacto em termos astronó-micos (cerca de dez vezes menor do que adistância entre aTerra eoSol)

eestá auma distância da Terra

deze-nas demilhares de milhões de vezes superior aoseu tamanho, é

necessá-ria uma enorme resolução para con-seguir discernir asua'sombra'", con-firma João Rosa,adiantando que seria

necessário recorrer a"um telescópio com otamanho da Terra de modo

aconseguir colectar luz

sufi-ciente para verdetalhes tão pequenos". Assim,

expli-ca, "em alternativa, é pos-sível combinar aluz

colec-tada por vários telescópios ligados em rede edistribuídos por vários pontos da Terra". Eestaé

aideia do EHT.

Oscientistas estarão àprocura de

um anel de radiação ematéria a cir-cular auma grande velocidade na borda do horizonte de eventos

-

ou

seja, àvolta de uma região de

escuri-dão que representa o verdadeiro

buraco negro. Este anel captado pelos telescópios éconhecido como a

som-bra ou silhueta do buraco negro. Para que tudo bata certo com ateoria de Einstein ecom asequações apre-sentadas há mais de cem anos, oque devemos veré algo muito preciso em

(3)

"A forma da sombra será quase um círculo perfeito na teoria de Einstein", refere o astro-físico da Universidade do Arizona,

Dimitrios Psaltis, cientista do projec-to do EHT. Este éassim oteste obser-vacional da teoria de Einstein.

"A expectativa é grande entre a

comunidade científica, dado que poderá constituir aprimeira observa-ção directa deum buraco negro. Há

três anos foi dado um passo gigante neste sentido com adetecção das ondas gravitacionais emitidas por uma colisão de buracos negros (que

étambém emsi mesma uma forma

de visualizar estes buracos negros), mas aforma da "sombra" doburaco negro supermaçico no centro da

nos-sa galáxia poderá dar-nos

informa-ções inéditas sobre adeformação que

este provoca no espaço circundante,

eque éprevista com elevada precisão

pela teoria da relatividade geral",

refere João Rosa. Assim, constata o

investigador, em conjunto com a

detecção de ondas gravitacionais, "este resultado poderá abrir uma

nova janela para aobservação do

Uni-verso epara anossa compreensão

das leis da Física queoregem".

O físico português lembra ainda que ateoria de Einstein tem passado inúmeros testes, mas ainda não foi testada na vizinhança deum buraco negro, onde osseus efeitos mais

sur-preendentes são mais pronunciados. A deformação do espaço-tempo nas

proximidades doburaco negro deve ter uma forma circular. Eseasombra tiver uma outra forma? "Se a forma da sombra do buraco negro no centro daVia Láctea for diferente do previs-to, poderá significar que ateoria de

Einstein precisa de ser revista, ou pelo menos alargada para explicar

estas observações", responde João Rosa. Dimitrios Psaltis émais radical: "Se virmos uma coisa diferente do que ateoria prevê, então voltamos à

estaca zero."

acfreitas@publico.pt

A

olhar

para

o

vazio

Vítor

Cardoso

Em Maio deste ano celebramos os

100 anos da expedição do famoso astrónomo Arthur Eddington àilha do Príncipe. Na expedição,

Eddington mediu

-

durante um

eclipse

-

adeflexão da luz de estrelas distantes quando passavam perto doSol. A trajectória daluz das estrelas curvava ao pé do Sol, aluz era "puxada" para o Sol! Eddington demonstrou que ateoria de

Newton da gravitação tinha falhas,

econstatava que adescrição mais completa era dada pela teoria da relatividade geral de Einstein. Foi esta medição que tornou Albert

Einstein famoso àescala

planetária. Ateoria da relatividade geral ("Talvez amaior criação

científica que alguma vezse fez", segundo Paul Dirac, um brilhante

físico inglês) ématematicamente elegante mas muito complexa, e

veio corrigir ateoria de Newton. A título de exemplo, sem ateoria de Einstein, uma tecnologia tão fundamental dos nossos dias como

o GPS não funcionaria deforma

correcta... portanto correcções por

vezes são fundamentais! A teoria da relatividade geral descreve aforma do planeta Terra,

(4)

asórbitas dos planetas no sistema solar, mas também prevê

fenómenos novos. Omais incrível resultado dateoria éque asestrelas com muita massa sucumbirão inevitavelmente à sua própria gravidade, estando destinadas a

colapsarem. Este colapso deixa atrás desiuma região onde os

efeitos darelatividade geral são

tremendos. Um dos efeitos em particular, é aformação de uma "membrana" devácuo onde o

espaço-tempo está aprisionado sobre simesmo, ouseja onde o

tempo pára. Esta "membrana" não tem uma existência física, mas nada do acontece noseu interior évisível do exterior. Chamamos aesta membrana ohorizonte de eventos por isso mesmo, eàestrela colapsada dá-se onome de buraco negro. Além deste horizonte de eventos, existe um outro local especial: aesfera de fotões, também chamada de anel de luz. Nesta zona,

aluz consegue orbitar eternamente numa trajectória circular; isto é,um

fotão pode

-

em princípio

-

orbitar um buraco negro. Contudo, oanel deluzéafronteira entre asombra e aluz: sepudéssemos iluminar um buraco negro com umcandeeiro, qualquer raio de luz que penetra dentro do anel de luz está

condenado acair no buraco negro. Assim, a"sombra" deumburaco negro éditada pelo anel de luz (e

não pelo horizonte de eventos). A sombra de um buraco negro quando eleéiluminado por um candeeiro realista (um disco de

partículas quentes em volta dele) é

mostrada na figura (do artigo

Gravitational Lensing bySpinning Black Holes inAstrophysks, and in

theMovielnterstellar, na revista Classicaland Quantum Gravity). É

uma sombra estranha: em vez de um disco temos uma forma exótica, porque os raios deluz são puxados

para oburaco negro, que funciona então como uma lente. Raios que

nunca conseguiríamos ver normalmente, agora atingem os

nossos olhos. Por exemplo,

podemos ver a parte de trás do

disco! Ocentro negro corresponde

ao anel de luz.

Osburacos negros soam a algo

saído do universo da ficção, mas existem e sãoresponsáveis por quase toda aactividade das

galáxias, do nascimento àmorte de

estrelas eplanetas. Quem sabe sea nossa existência não se deveaum

destes monstros? Ora, a nossa

galáxia tem, no seu centro, algo que parece um buraco negro:

estudando o movimento de estrelas emseuredor, sabemos que oque está no centro tem muita massa:

cerca de 4 milhões de vezes a massa

donosso Sol! Sabemos que é

escuro, porque ainda não vimos nada... mas seráumburaco negro?

À procura destas edoutras respostas, uma experiência internacional pôs umconjunto de telescópios aolhar para ocentro da galáxia. OEvent Horizon Telescope (o Telescópio doHorizonte de Eventos) tem como objectivo olhar para asombra de um buraco negro.

Osresultados vãoser anunciados hoje. Sevirem uma sombra como a

imagem, isto prova que temos um

buraco negro no centro? Não,

apenas prova que existe um anel de luz, maséum avanço incrível. O

que estamos averéaluza ser

"puxada" aolimite, uma versão do

século XXIda experiência de Eddington. Portanto, este também vaiserumanúncio sobre aqueda da luz, desta vez uma queda drástica. Cem anos depois de Eddington.

Kip Thorne, recebeu oNobel da Física em 2017 por ter "visto" buracos negros mas usando ondas gravitacionais. Essa medição

também não prova aexistência de buracos negros mas apenas a

existência deumanel de luz. Algo de novo tem de existir, maso quê? Osburacos negros existem e são

mesmo oque ateoria de Einstein previu? Ou estaremos perante alguma falha da relatividade geral, aguardando opróximo Einstein? Umacoisa écerta, durante muito tempo continuaremos aolhar para

ovazio.

Físico do

Centro

de Astrofísica e Gravitação do

Instituto

Superior Técnico, especialista em buracos negros e ondas gravitacionais

Simulação de um buraco negro, num

artigo

deKip

Thorne

(5)

Imagem

Referências

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