O Telescópio Horizon de Eventos (EHT) adicionou um número maior de observatórios à rede global de radiotelescópios, e a primeira imagem do buraco negro da nossa galáxia pode ser obtida em menos de um ano.
"No início da próxima primavera, a Event Horizon reproduzirá a imagem de um buraco negro no centro da Via Láctea", disse Avery E. Broderick, professor assistente de física e astronomia da Universidade de Waterloo, durante uma apresentação no Perimeter Institute em uma conferência sobre convergência em 23 de junho de 2015.
Broderick, que também é professor deste instituto, compartilhou algumas das oportunidades para explorar o espaço temporário em torno de um buraco negro supermassivo no centro da Via Láctea, chamado Sagitário * (ou Sagitário A *), para que o EHT se concentre em explorar a forte gravidade.
"Há apenas dois lugares no universo onde você pode explorar a gravidade forte em uma grande escala muito grande e em torno de objetos compactos", acrescentou.
Referindo-se ao estudo da teoria geral da relatividade de Albert Einstein, que a formulara 100 anos atrás - desde o início dos mapas criados por marinheiros, Broderick disse que há muitos "monstros" nas profundezas inexploradas do espaço, uma das quais são as condições gravitacionais em torno de um buraco negro. Mas esta teoria pode mudar pela primeira vez na história da humanidade.
Resolução angular do horizonte de eventos
EHT consiste em muitos observatórios de rádio em todo o mundo. Com a tecnologia Very Long Baseline Interferometry (um interferômetro de base ultralonga ou VLBI), muitas antenas de rádio independentes, separadas por centenas ou milhares de quilômetros, podem ser usadas juntas para criar um telescópio "virtual" com o diâmetro de nosso planeta. As possibilidades dos mais poderosos telescópios ópticos do planeta são severamente limitadas na observação até dos objetos mais massivos conhecidos no universo. E os buracos negros são extremamente compactos, parecendo pequenas partículas de poeira no céu. Durante sua atividade, os buracos negros supermassivos, como é conhecido, existem nos núcleos da maioria das galáxias, podem ofuscar e gerar enormes áreas de gases relativísticos explosivos no espaço intergaláctico. Eles também podem ter efeitos poderosos sobre a evolução das galáxias, então a observação desses "hipopótamos" gravitacionais é um dos objetivos mais importantes da astrofísica moderna.
Para observar o Sagitário A * através do Event Horizon, é necessária uma resolução angular extremamente pequena. Com este telescópio, esses números são estimados em 50 arcos-segundo (micro μas) de diâmetro. Um dos observatórios ópticos infravermelhos mais poderosos do planeta (dois telescópios Keck no topo do Mauna Kea no Havaí) pode ter uma resolução angular de até 20000 μas. Está previsto que o telescópio de trinta metros (TMT) será capaz de fornecer indicadores a 7000 μas. Embora essas resoluções sejam surpreendentes para a astronomia óptica, esses recursos não são suficientes para pesquisas completas nessa área, acrescentou Broderick.
Após a conclusão da preparação para o projeto, o EHT funcionará com uma resolução de 10 μas, e esses indicadores são muito bons para resolver o problema. Essas características sugerem algumas possibilidades intrigantes não apenas para obter a primeira imagem de um buraco negro, mas também para testar a teoria geral da relatividade de Einstein, e também ajudarão a levantar a cortina sobre a física além da teoria geral da relatividade.
"Esta não é uma experiência futura, está acontecendo agora", disse Broderick, apontando que o "protótipo" do EHT já tem 9 anos de experiência de trabalho. Mas as observações de Sagitário A * até agora vêm apenas de três seções das antenas de rádio EHT, e esses dados eram muito escassos para criar uma visão clara do “anel” de um buraco negro. Essas observações, no entanto, contribuem seriamente para a compreensão das características do buraco negro, ajudando os físicos teóricos a adivinhar o que Sagitário A * é, mas muitas questões permanecem sem resposta. Mesmo no que diz respeito ao buraco negro no centro da Via Láctea, existem sérias incertezas quanto à compreensão da geometria e dinâmica da área.
A teoria “clássica” do buraco negro inclui um ponto sem retorno - uma área onde a deformação gravitacional é tão grande que até a luz não pode evitar a atração gravitacional de um buraco negro, chamado de horizonte de eventos. Há também um disco de acreção, onde o material cai nas áreas ao redor do horizonte de eventos, isto é, a geração de altas energias. Mas nós realmente não sabemos o que é um disco de acreção - grande, pequeno, fino ou grosso. Nós também não sabemos se esse disco é inclinado em relação à parte de trás de um buraco negro (astrofísicos estão certos de que Sagitário A * é um buraco negro em rotação). Talvez algum dos nossos buracos negros também seja um disco? Atualmente, a morfologia das estruturas em torno de um buraco negro permanece um mistério.
Este segredo aparece como uma espécie de "crise existencial" para o EHT - adverte Broderick.
"O nome do Telescópio do Telescópio do Horizonte de Eventos está longe de ser acidental, foi dado para verificar a presença de um horizonte de eventos em um buraco negro; se essa teoria fosse refutada, o telescópio seria renomeado", acrescentou ele. "Felizmente, o EHT encontrou a melhor prova hoje, isso é verdade e existem horizontes de eventos ".
Sagittarius A * pisca, cintila
Atualmente, com a exceção da improvável mudança de física, existe um horizonte de eventos, e os físicos conseguiram estreitar o conceito de como será - um pequeno conjunto de variáveis e modelos atuais, e isso é consistente com os dados que estão começando a partir do EHT.
"Eu não tenho certeza se estou feliz ou estou deprimido, eu estava esperando que encontrássemos algumas coisas inesperadas agora, embora esteja tudo bem", brincou Broderick. Embora o EHT já esteja produzindo resultados e esperanças de que as primeiras imagens de Sagitário A * logo sejam altas, ainda há um longo caminho a percorrer e problemas a superar.
Um dos problemas apontados por Broderick é um problema para todos os observatórios terrestres. Quando um olhar passa pela atmosfera, vemos o cintilar das estrelas. Essa oscilação é causada por muitas influências atmosféricas, incluindo turbulência na alta atmosfera e umidade. Quando um buraco negro supermassivo é observado, um efeito semelhante aparece no centro de nossa galáxia - Sagitário A * também “cintila”.
Quando estrelas e plasma interestelar passam entre nós e Sgr. *, Cintilações no sinal recebido podem ocorrer, criando pequenas anomalias que precisam ser corrigidas imediatamente. Depois de alguns anos, quando o EHT realizar operações em larga escala, sua pesquisa será crucial para entender o que impulsiona o fluxo de acúmulo em torno do buraco negro. Mas se os efeitos de cintilação não são levados em consideração, então um fenômeno como a turbulência magneto-hidrodinâmica perto de um buraco negro pode se tornar difuso demais para ser estudado.
Semelhante aos observatórios terrestres que possuem lasers na atmosfera superior para medir a quantidade de turbulência e ajuste usando óptica adaptativa, o EHT adotará um esquema de óptica adaptativa (mas sem lasers) para remover esse efeito ao analisar os resultados.
Tomografia do espaço
Talvez o uso mais benéfico do EHT seja estudar os surtos de SGR. * Sabe-se que eles são periodicamente gerados lá.
Cerca de uma vez por dia, vários observatórios observaram uma clarificação das emissões de Sgr. * e esse fenômeno também altera a estrutura da área emitida. Esse flash foi interpretado como um "ponto de acesso" no fluxo de acréscimo próximo ao horizonte de eventos. Quando o EHT estiver totalmente operacional, ele poderá rastrear esses pontos de acesso, rastreando suas origens e analisando o processo de redução deles. Os astrônomos também esperam usar pontos de acesso como indicadores para delinear a estrutura do espaço temporário neste ambiente de forte gravidade. "Isso abre as portas para a possibilidade de uma tomografia espacial temporária - essas manchas se movem, elas surgem em diferentes áreas do espaço temporário", disse Broderick. "E como acontece uma vez por dia, você pode ver alguns desses flashes."
Quão profundamente não teríamos sondado o desconhecido nesta região gravitacional única, e achamos que temos uma plataforma muito boa na teoria da dinâmica do buraco negro, mas eu quero pensar que o EHT poderia encontrar algo novo e, possivelmente, exótico sobre um espaço altamente imprevisível mais próximo buraco negro supermassivo.
"Eu gostaria de pensar que assim que obtivermos a imagem, veremos que ela se parecerá com a versão do início do século 21 - um ponto azul claro, talvez com tons mais sinistros ... Há monstros que estão escondidos em escuridão "- esta conclusão fez Broderick.
