Os buracos negros supermassivos são entidades enigmáticas do universo. Estas criaturas gravitacionais têm a capacidade de alimentar quasares extremamente luminosos, enquanto em outros momentos, podem residir silenciosamente nos núcleos galácticos, escondidos entre as estrelas brilhantes. Tradicionalmente, a abordagem para estudá-los tem sido indireta, focando em discos de acreção luminosos ou nos poderosos jatos de plasma que emanam deles. No entanto, avanços recentes permitiram observações mais diretas, como é o caso das imagens de M87* e Sag A*.
Os buracos negros são, em sua essência, estruturas que distorcem espaço e tempo. Sua característica mais definidora é o horizonte de eventos, uma fronteira de superfície fechada que a luz só pode cruzar uma única vez. Este é o ponto de não retorno; qualquer coisa que ultrapasse o horizonte de eventos fica eternamente presa na armadilha gravitacional do buraco negro. Além do horizonte de eventos, outra estrutura significativa próxima a um buraco negro é a concha de fótons. Esta concha representa o limite interno de órbitas circulares estáveis para fótons. Em teoria, a luz dentro desta concha pode orbitar o buraco negro indefinidamente. No entanto, na prática, pequenas flutuações gravitacionais tornam essas órbitas instáveis ao longo do tempo. Para contextualizar, se o raio do horizonte de eventos é denotado como R, a concha de fótons tem um raio de 1,5R.
Embora seja impossível observar diretamente o horizonte de eventos ou a concha de fótons, existe uma característica próxima que pode ser observada: o anel de fótons. Este anel é formado por fótons que passam tão perto do buraco negro que suas trajetórias são desviadas diretamente em nossa direção. Em um buraco negro simples, o anel de fótons tem um raio de aproximadamente 2,6R. No entanto, para buracos negros reais que giram, a situação é mais complexa. O giro do buraco negro amplifica a energia de um fóton na direção da rotação. Em ambos os casos, o anel de fótons é a estrutura mais próxima de um buraco negro que podemos observar de longe. Esta observação é crucial, pois pode fornecer insights valiosos sobre os buracos negros e verificar a precisão da teoria gravitacional de Einstein.
As imagens atuais do buraco negro M87* capturadas pelo Telescópio do Horizonte de Eventos (EHT) contêm o anel de fótons, mas sua definição não é clara. Há debates na comunidade científica sobre a possibilidade de extrair dados do anel de fótons dessas imagens, dada a resolução limitada das imagens. A tecnologia atual está no seu limite de resolução, e as imagens que temos de M87* e Sag A* são, na melhor das hipóteses, borradas. Existem planos para desenvolver uma versão avançada do EHT, com mais observatórios e detectores mais sensíveis. No entanto, mesmo essa tecnologia avançada pode não ser suficiente para capturar o anel de fótons com clareza.
Diante desse desafio, um novo estudo propõe uma solução inovadora: a implementação de Interferômetros de Linha de Base Muito Longa (VLBI) baseados no espaço. A ideia é posicionar antenas em uma ampla órbita terrestre ou na órbita do ponto de Lagrange L2, situado entre a Terra e a Lua. Sem a interferência da atmosfera terrestre, os receptores dessas antenas seriam capazes de capturar luz de rádio em comprimentos de onda mais curtos do que os observatórios terrestres. Além disso, ao colocar as antenas em órbitas elípticas, seria possível alcançar uma linha de base efetiva muito mais ampla do que o diâmetro da Terra. Essas características permitiriam aos astrônomos capturar imagens de alta resolução de M87* e Sag A* e observar seus anéis de fótons. Além disso, o telescópio proposto também poderia obter imagens de menor resolução de outros buracos negros supermassivos, como o da galáxia de Andrômeda.
É importante ressaltar que este estudo é apenas um conceito inicial. A construção de um telescópio com essas características levaria décadas e enfrentaria diversos desafios de engenharia. No entanto, a proposta é um testemunho da ambição humana em busca do conhecimento. O anel de fótons é considerado o Santo Graal da astronomia de buracos negros, e sua captura só será possível se nos esforçarmos para ultrapassar os limites tecnológicos atuais. Em resumo, os buracos negros continuam sendo uma das maiores incógnitas do universo, e a busca para desvendar seus segredos exige inovação, determinação e uma incessante busca pelo conhecimento.
Fonte:
https://www.universetoday.com/163572/heres-what-it-would-take-to-see-a-black-holes-photon-ring/
