10 Lições Que Já Aprendemos Com a Imagem do Buraco Negro

Antes da foto do buraco negro ser publicada eu trouxe aqui no canal uma série de vídeo com coisas que a foto poderia nos ensinar.
Chegou a hora de darmos uma conferida nas lições que a foto do buraco negro da M87 nos ensinou.
Óbvio que está tudo muito no começo ainda, já que faz menos de uma semana que a foto foi publicada, que os artigos foram publicados, mas algumas coisas, os cientistas já podem ter tido como lição.
Se você está em outro universo e não sabe do que estou falando, o WHT, o Telescópio do Horizonte de Eventos, depois de 2 anos, entre adquirir e processar os dados, no dia 10 de Abril de 2019 lançou a famosa imagem do buraco negro.
O buraco negro apresentado na imagem foi o da galáxia elíptica M87, localizada a 55 milhões de anos-luz de distância da Terra.
Como eu havia dito nos vídeos anteriores, recolhendo várias e várias informações, já se desconfiava que a foto da M87 era a que seria apresentada.
Lição 1:
 
Essa é realmente a imagem de um buraco negro como era prevista pela Teoria Geral da Relatividade de Albert Einstein.
Desde que os dados foram adquiridos, os pesquisadores sabiam que esse seria o teste mais robusto e extremo pelo qual a Teoria Geral da Relatividade de Einstein iria passar.
Seria o momento de provar que ele estava certo mais uma vez, e a imagem se mostrou idêntica às previsões feitas pelas equações propostas por Einstein em 1915.
Isso acaba desbancando uma série de teorias alternativas para a gravidade que contestavam a Relatividade Geral.
Algumas coisas importantes, essa imagem não nos diz nada sobre a matéria escura, sobre a gravidade quântica e nem sobre  o que acontece além do horizonte de eventos.
Lição 2:
 
A dinâmica das estrelas nos dá uma boa estimativa da massa do buraco negro, enquanto que as observações do gás não.
Essa era uma questão, lembram, como medir a massa de um buraco negro.
No caso da M87 se usássemos o gás ao redor do buraco negro, teríamos uma massa estimada em 3.5 bilhões de vezes a massa do Sol, usando medidas gravitacionais de estrelas mais próximas, a nossa estimativa de massa era 6.2 e 6.6 bilhões de vezes a massa do Sol.
O EHT nos forneceu a massa de 6.5 bilhões de vezes a massa do Sol, indicando que a dinâmica das estrelas é perfeita para estimar a massa.
E propondo uma revisão nas premissas astrofísicas que usam o gás para medir a massa.
Lição 3:
 
Esse é um buraco negro em rotação e o seu eixo de rotação está apontado para longe da Terra.
Integrando as medidas feitas com o EHT do horizonte de eventos, com medidas do jato relativístico em ondas de rádio, e emissões ao redor do buraco negro, os cientistas puderam concluir definitivamente que esse se trata de um buraco negro de Kerr, ou seja, que tem rotação e não um de Schwarzschild, que não tem rotação.
De acordo com as simulações e medidas feitas, o buraco negro da M87 está em rotação e com um eixo de rotação apontado 17 graus com relação ao eixo que aponta para a Terra.
Lição 4:
 
Podemos determinar que existe matéria consistente com os discos e fluxos de acreção ao redor dos buracos negros.
Integrando os dados do Chandra com o do EHT, como eu mostrei no vídeo de sábado aqui no canal, os pesquisadores puderam confirmar a existência de fluxos de acreção, esses fluxos funcionam como verdadeiros aceleradores naturais de partículas, produzindo um intenso campo magnético e velocidades relativísticas.
Só com a observação do EHT foi possível confirmar isso.
Lição 5:
 
O anel visível indica a intensidade da gravidade e o efeito de lente gravitacional ao redor do buraco negro, provando mais uma vez que a relatividade está certa.
o anel que a gente vê na imagem não corresponde ao horizonte de eventos em si, nem ao anel de partículas orbitando o buraco negro, nem a órbita estável circular mais interna do buraco negro.
Esse anel na verdade surge da esfera de fótons que sofrem o efeito de lente gravitacional, que possuem sua trajetória distorcida antes de chegar até nossos olhos.
Esse na verdade é um dos pontos mais surpreendentes da imagem, pois a teoria geral da relatividade previa exatamente isso, e o pior, ou melhor é que os valores de desvio foram todos verificados.
Lição 6:
 
Buracos negros são entidades dinâmicas e a radiação emitida muda com o tempo.
Mesmo com a observação do EHT tido durado apenas 4 dias, esses dias já foram suficientes para mostrar como a estrutura de emissão muda com o passar do tempo.
Se você olhar as imagens das duas primeiras noites de observação notará feições similares entre elas, e nas duas últimas feições similares entre elas.
Mesmo com esse período observacional curto foi possível mostrar que são dinâmicos os buracos negros.
Lição 7:
 
O EHT poderá revelar no futuro a origem física das flares dos buracos negros.
Embora a imagem lançada tenha sido do buraco negro da M87, nós sabemos que tem a imagem do nosso buraco negro o Sagittarius A*.
Embora seja bem menor, com apenas 4 milhões de vezes a massa do Sol, esse buraco negro está bem mais perto, e a sua atividade muda muito mais bruscamente que o da M87.
O que vimos mudando de um dia para outro, no SGR A*, a mudança é em questão de minutos, ou seja, é necessário um processamento maior para se chegar na imagem.
O nosso buraco negro emite flares diariamente, e anlisando os dados dele, os pesquisadores serão capazes de conseguir definir qual a origem das flares.
Lição 8:
 
Os dados de polarização estão chegando e nos dirão sobre a existência de um campo magnético intrínseco nos buracos negros.
uma grande questão sobre os buracos negros é com relação ao seu campo magnético, ele existe, qual a intensidade, como ele se forma, todas essas são questões importantes que precisam ser respondidas.
Para isso, os pesquisadores utilizarão os dados de polarização, a imagem que vai mostrar a polarização vai nos dizer tudo sobre o campo magnético.
Os dados já existem só estão sendo finalizados para serem apresentados.
Lição 9:
 
Os telescópios usados no EHT serão melhorados e atualizados e isso pode revelar a presença de mais buracos negros próximos ao centro de galáxias.
Buracos negros são difíceis, ou melhor, praticamente impossíveis de serem detectados.
Porém existem trabalhos que dizem que existam milhares, talvez milhões de buracos negros espalhados pela galáxia.
algumas centenas podem estar perto do centro da galáxia.
Os pesquisadores estimam que em meados da década de 2020, os instrumentos usados pelo EHT estarão muito melhores, atualizados e poderão encontrar esses buracos negros.
Agora fica aqui a minha pergunta, será que com essa melhoria, poderemos encontrar os tão falados buracos negros de massa intermediária?
Lição 10:
 
Mais instrumentos podem melhorar a imagem e o poder de detecção do EHT.
Atualmente o EHT só possui resolução para estudar 3 buracos negros, o da via Láctea, o da M87 e o da rádio-galáxia NGC 1277.
Mas os pesquisadores pretendem incluir novos instrumentos no EHT, tanto em Terra como no espaço.
No espaço a ideia é usar missões como a russa Spext-R, ou seja, radioastronomia feita do espaço.
com um maior número de instrumentos, melhor a resolução, melhor a imagem e mais buracos negros poderão ser estudados.
Com a metodologia já pronta, com os algoritmos praticamente desenvolvidos com poucos ajustes para serem feitos, os astrônomos podem criar um fluxo contínuo de dados e assim, conseguirem investigar não, 2 ou 3, mas centenas de galáxias.
Muita coisa ainda está por vir, muitos estudos serão feitos ainda, e com certeza traremos mais vídeos sobre o buraco negro, sua imagem e suas lições.
 
Acho que a mais imediata é com relação ao campo magnético do buraco negro que deve sair em breve, e trarei aqui no canal para vocês.
 
Espero que tenham gostado dessas lições que aprendemos com a imagem do buraco negro.
Fonte:

Sérgio Sacani

Sérgio Sacani

Formado em geofísica pelo IAG da USP, mestre em engenharia do petróleo pela UNICAMP e doutor em geociências pela UNICAMP. Sérgio está à frente do Space Today, o maior canal de notícias sobre astronomia do Brasil.

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