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Astronomia12/05/2022

Revelada primeira imagem do buraco negro no centro da Via Láctea

A primeira imagem de Sagitário A*, o buraco negro supermassivo no centro da Via Láctea. Crédito: EHT Collaboration

12/05/22 - 12h24min

Astrônomos revelaram a primeira imagem do buraco negro supermassivo no centro da nossa galáxia, a Via Láctea. Esse resultado fornece evidências contundentes de que o objeto é de fato um buraco negro e oferece pistas valiosas sobre o funcionamento de tais gigantes, que se acredita residirem no centro da maioria das galáxias. A imagem foi produzida por uma equipe de pesquisa global chamada Event Horizon Telescope (EHT) Collaboration, usando observações de uma rede mundial de radiotelescópios.

A imagem é uma visão muito esperada do objeto massivo que fica no centro de nossa galáxia. Os cientistas já haviam visto estrelas orbitando em torno de algo invisível, compacto e muito massivo no centro da Via Láctea. Isso sugere fortemente que esse objeto – conhecido como Sagitário A* (abreviado como Sgr A*) – é um buraco negro, e a imagem divulgada hoje fornece a primeira evidência visual direta disso.

Embora não se possa ver o buraco negro em si, porque é completamente escuro, o gás brilhante ao seu redor revela uma assinatura reveladora: uma região central escura (chamada de “sombra”) cercada por uma estrutura brilhante em forma de anel. A nova visão captura a luz curvada pela poderosa gravidade do buraco negro, que é 4 milhões de vezes mais massivo que o nosso Sol.

De acordo com as previsões de Einstein

“Ficamos surpresos com o quão bem o tamanho do anel estava de acordo com as previsões da Teoria da Relatividade Geral de Einstein”, disse o cientista do projeto EHT Geoffrey Bower, do Instituto de Astronomia e Astrofísica da Academia Sinica, de Taipé (Taiwan). “Essas observações sem precedentes melhoraram muito nossa compreensão do que acontece no centro de nossa galáxia e oferecem novos conhecimentos sobre como esses buracos negros gigantes interagem com o ambiente.” Os resultados da equipe do EHT estão sendo publicados hoje em uma edição especial da revista The Astrophysical Journal Letters.

Como o buraco negro está a cerca de 27 mil anos-luz de distância da Terra, parece-nos ter aproximadamente o mesmo tamanho no céu que uma rosquinha na Lua. Para visualizá-lo, a equipe criou o poderoso EHT, que conectou oito observatórios de rádio existentes em todo o planeta para formar um único telescópio virtual do “tamanho da Terra”. O EHT observou o Sgr A* em várias noites, coletando dados por muitas horas seguidas, semelhante ao uso de um longo tempo de exposição em uma câmera.

A descoberta segue o lançamento da colaboração EHT em 2019 da primeira imagem de um buraco negro, chamado M87*, no centro da galáxia Messier 87, mais distante.

Os dois buracos negros parecem notavelmente semelhantes, embora o buraco negro da nossa galáxia seja mais de mil vezes menor e menos massivo que o M87*. “Temos dois tipos de galáxias completamente diferentes e duas massas de buracos negros muito diferentes, mas perto da borda desses buracos negros eles parecem incrivelmente semelhantes”, disse Sera Markoff, copresidente do EHT Science Council e professora de astrofísica teórica na Universidade de Amsterdã (Holanda). “Isso nos diz que a Relatividade Geral governa esses objetos de perto, e quaisquer diferenças que vemos mais longe devem ser devido a diferenças no material que circunda os buracos negros.”

Conquista mais difícil

Esta conquista foi consideravelmente mais difícil do que para o M87*, embora o Sgr A* esteja muito mais perto de nós. O cientista do EHT Chi-kwan Chan, do Observatório Steward, do Departamento de Astronomia e do Instituto de Ciência de Dados da Universidade do Arizona (EUA), explicou: “O gás nas proximidades dos buracos negros se move na mesma velocidade – quase tão rápido quanto a luz – em torno de Sgr A* e M87*. Mas enquanto o gás leva dias a semanas para orbitar o maior, M87*, no muito menor, Sgr A*, ele completa uma órbita em meros minutos. Isso significa que o brilho e o padrão do gás ao redor do Sgr A* estavam mudando rapidamente à medida que a EHT Collaboration o observava – um pouco como tentar tirar uma foto clara de um filhote perseguindo rapidamente seu rabo.”

Os pesquisadores tiveram que desenvolver novas e sofisticadas ferramentas que explicassem o movimento do gás em torno do Sgr A*. Enquanto o M87* era um alvo mais fácil e estável, com quase todas as imagens parecendo iguais, esse não era o caso do Sgr A*. A imagem do buraco negro Sgr A* é uma média das diferentes imagens que a equipe extraiu, finalmente revelando pela primeira vez o gigante à espreita no centro de nossa galáxia.

O esforço foi possível graças à engenhosidade de mais de 300 pesquisadores de 80 institutos de todo o mundo que juntos compõem a Colaboração EHT. Além de desenvolver ferramentas complexas para superar os desafios da imagem do Sgr A*, a equipe trabalhou rigorosamente por cinco anos, usando supercomputadores para combinar e analisar seus dados, enquanto compilava uma biblioteca sem precedentes de buracos negros simulados para comparar com as observações.

Rede ampliada

Os cientistas estão particularmente animados por finalmente terem imagens de dois buracos negros de tamanhos muito diferentes, o que oferece a oportunidade de entender como eles se comparam e se contrastam. Eles também começaram a usar os novos dados para testar teorias e modelos de como o gás se comporta em torno de buracos negros supermassivos. Esse processo ainda não é totalmente compreendido, mas acredita-se que desempenhe um papel fundamental na formação e evolução das galáxias.

“Agora podemos estudar as diferenças entre esses dois buracos negros supermassivos para obter novas pistas valiosas sobre como esse importante processo funciona”, disse o cientista do EHT Keiichi Asada, do Instituto de Astronomia e Astrofísica da Academia Sinica. “Temos imagens de dois buracos negros – um na extremidade maior e outro na extremidade menor dos buracos negros supermassivos no universo – para que possamos ir muito mais longe em testar como a gravidade se comporta nesses ambientes extremos do que nunca.”

O progresso no EHT continua: uma grande campanha de observação em março de 2022 incluiu mais telescópios do que nunca. A expansão contínua da rede EHT e atualizações tecnológicas significativas permitirão que os cientistas compartilhem imagens ainda mais impressionantes, bem como filmes de buracos negros em um futuro próximo.

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Academia Sinica