Anéis de luz dos buracos negros oferecem uma janela para o passado
Segundo pesquisadores, os anéis de fótons que circulam o horizonte de eventos funcionam como 'quadros de um filme', capturando a história do universo visível, do ponto de vista do buraco negro
Renato Mota04/08/2020 21h01, atualizada em 04/08/2020 21h08
A primeira imagem de um buraco negro, publicada no ano passado, foi um marco no estudo da astronomia. Desde então, físicos têm se esforçado para aprender o máximo possível sobre este fenômeno. Em março, um estudo concluiu que ao redor do horizonte de eventos existe uma série infinita de anéis de luz, gradualmente mais nítidos, provocados pela extrema curvatura gravitacional. Agora, os pesquisadores deste estudo acreditam que esses anéis de fótons podem contar a história do universo.
Michael Johnson, do Centro de Astrofísica Harvard Smithsonian, compara esses círculos aos anéis de crescimento de uma árvore: conte quantos anéis estão desenhados no tronco e saberá quantos anos a árvore tem. No caso dos buracos negros, os círculos correspondem a quadros de um filme que mostra a evolução do cosmo a partir daquele ponto de vista.
Buraco negro M87, o primeiro registrado em uma imagem direta. Imagem: EHT Collaboration/Reprodução
As imagens do EHT (Event Horizon Telescope) o disco de acreção (a parte amarela e laranja) e a sombra do buraco negro (o centro escuro). Não podemos ver os anéis de fótons, já que são muito finos e a resolução não é alta o suficiente. Mas se pudéssemos vê-lo, esse anel de fótons seria a impressão digital do buraco negro – seu tamanho e forma codificam a massa e a rotação do buraco negro.
“O conjunto é semelhante aos frames de um filme, capturando a história do universo visível do ponto de vista do buraco negro”, afirma Johnson. Assistir ao “filme” pode revelar informações importantes sobre os buracos negros e a natureza da gravidade.
Porém, há um limite: cada anel é apenas seis dias mais antigo que o anterior e, eventualmente, eles passam pelo horizonte de eventos do buraco negro e são devorados. “Não vamos ver dinossauros”, brinca Johnson.
De onde estamos, a cerca de 55 milhões de anos-luz de distância, não podemos ver detalhadamente esses anéis. Para gerar a imagem do M87, telescópios em todo o mundo trabalharam juntos para criar um único telescópio do tamanho da Terra, mas ainda assim, as observações do EHT permitem o cálculo de massas de buracos negros dentro de 10% ou mais do valor real.
Entretanto, retirar o projeto da Terra pode mudar as coisas significativamente. “Embora capturar imagens de buracos negros normalmente exija muitos telescópios distribuídos, os anéis de fóton podem ser estudados usando apenas dois telescópios que estão muito distantes. Adicionar um telescópio espacial ao EHT seria suficiente”, avalia Johnson.
Esse telescópio adicional teria que ir um pouco mais longe do que a órbita baixa da Terra. Uma boa posição seria colocar um telescópio na Lua. Para melhorar ainda mais a resolução, um terceiro poderia ir ainda mais longe, além da Lua, em uma posição estável entre o Sol e a Terra.
“Mesmo em órbita geossíncrona já seria uma grande melhoria de resolução para o EHT”, afirma Johnson, referindo-se à faixa de espaço a cerca de 35,2 mil quilômetros acima da superfície da Terra. “Se formos para a Lua, acho que estaríamos realmente olhando uma ciência inteiramente nova”.
Observar os anéis de fótons em um EHT estendido pode ser uma tarefa muito mais fácil. “Saímos dessa situação em que era meio inimaginável aumentar a resolução das imagens em um fator de dois. E agora estamos pensando em aumentar a resolução EHT em um fator de 100”, completa o pesquisador.
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