Os buracos negros são frequentemente descritos como glutões cósmicos, devorando qualquer coisa que se aproxime demais – incluindo a própria luz. É por isso que estas imagens da galáxia M87 e do buraco negro supermassivo no centro da nossa Via Láctea são tão impressionantes. Capturadas há alguns anos pela colaboração do Event Horizon Telescope (EHT), estas observações marcaram um marco importante na astronomia.
“O que vemos nestas imagens não é o buraco negro em si, mas o material quente na sua vizinhança”, explica o professor Luciano Rezzola, da Universidade Goethe de Frankfurt, cuja equipa desempenhou um papel crucial na descoberta. “Enquanto a matéria ainda estiver girando fora do horizonte de eventos – antes de ser inevitavelmente atraída – ela poderá emitir um sinal de luz final que podemos, em princípio, detectar.”
A Teoria de Einstein e o Mistério dos Buracos Negros
As imagens impressionantes revelam o que os cientistas chamam de “sombra” dos buracos negros, proporcionando uma nova maneira de explorar a física por trás destes misteriosos gigantes cósmicos. Por mais de um século, a teoria da relatividade geral de Einstein tem sido fundamental para a nossa compreensão do espaço e do tempo. Previu a existência de buracos negros e horizontes de eventos, as fronteiras das quais nada, nem mesmo a luz, pode escapar.
“No entanto, existem outras teorias, ainda hipotéticas, que também prevêem a existência de buracos negros”, observou Rezzola. “Alguns desses métodos exigem a presença de matéria com propriedades muito específicas e até violam as leis da física como as conhecemos atualmente”.
Testando as ideias de Einstein com sombras de buracos negros
Trabalhando com colegas do Instituto Tsung-Dao Li em Xangai, China, Rezzola e sua equipe propuseram uma nova maneira de testar essas teorias alternativas. Seus trabalhos foram publicados em astronomia naturaldescreve como futuras observações de buracos negros poderiam ajudar a confirmar ou desafiar o modelo de gravidade de Einstein. Até agora, não existem dados suficientes para validar ou rejeitar ideias concorrentes, mas com uma análise detalhada das imagens das sombras dos buracos negros, isso poderá mudar em breve.
“São necessárias duas coisas”, explicou Rezzola. “Por um lado, imagens de sombras de alta resolução de um buraco negro permitem que o seu raio seja determinado com a maior precisão possível e, por outro lado, fornecem uma descrição teórica de até que ponto vários métodos se afastam da teoria da relatividade de Einstein.”
Simulações revelam divergências teóricas
Para responder a esta questão, a equipa desenvolveu uma estrutura abrangente que descreve como os diferentes tipos teóricos de buracos negros difeririam das previsões de Einstein e como essas diferenças apareceriam nas imagens. Eles usaram simulações computacionais tridimensionais avançadas para recriar o movimento da matéria e dos campos magnéticos no espaço-tempo distorcido em torno do buraco negro. A partir destas simulações, eles criaram imagens compostas do plasma brilhante que rodeia estes objetos massivos.
“A questão central é: quão diferentes são as imagens dos buracos negros nas diferentes teorias?” disse o autor principal Akhil Uniyal do Instituto Tsung-Dao Lee. Os pesquisadores encontraram padrões claros, e futuras imagens mais nítidas poderiam ajudar os cientistas a determinar qual teoria é mais consistente com a realidade. Embora a resolução EHT atual ainda não seja capaz de detectar essas diferenças sutis, os avanços na tecnologia tornarão gradualmente possíveis tais comparações. Para se preparar para isso, os físicos desenvolveram uma descrição geral dos buracos negros que pode abranger muitos quadros teóricos diferentes.
A teoria de Einstein ainda é válida
“Uma das contribuições mais importantes da colaboração do EHT para a astrofísica é a transformação de buracos negros em objetos testáveis”, enfatiza Rezzola. “Nossa expectativa é que a teoria da relatividade continue a se provar, assim como tem se provado repetidas vezes até agora.” Até agora, as descobertas permanecem consistentes com a teoria de Einstein, embora as incertezas de medição signifiquem que apenas algumas ideias estranhas foram descartadas. Por exemplo, M87 e os buracos negros da Via Láctea quase certamente não são “singularidades nuas” (sem horizontes de eventos) ou buracos de minhoca. Ainda assim, observou Rezzola, “mesmo as teorias estabelecidas devem ser constantemente testadas, especialmente com objetos extremos como os buracos negros”. Se se provasse que o modelo de Einstein falhou, isso marcaria um momento revolucionário na física.
Uma nova era de observação cósmica
O EHT oferece oportunidades sem precedentes para essas investigações. Ao combinar dados de vários grandes radiotelescópios em todo o mundo, cria efetivamente um telescópio tão grande quanto a Terra, capaz de capturar detalhes finos em torno de um buraco negro. Já estão em andamento planos para adicionar mais observatórios à rede e, eventualmente, adicionar radiotelescópios no espaço, o que aumentará muito a sua resolução.
Estes avanços poderão permitir testes verdadeiramente conclusivos de teorias concorrentes sobre buracos negros. De acordo com a nova pesquisa, isso exigiria alcançar uma resolução angular de menos de um milionésimo de segundo de arco – aproximadamente o equivalente a localizar uma moeda na superfície da Lua a partir da Terra. Embora este nível de precisão não seja atualmente possível, os cientistas esperam ser capazes de atingir este nível nos próximos anos, abrindo potencialmente um novo capítulo na nossa compreensão da gravidade e do próprio universo.
