Nossa primeira imagem de um buraco negro foi um grande momento para a ciência. É assim que aprenderemos ainda mais sobre esses gigantes estranhos que quebram regras.
Agora, um grupo de astrônomos da Universidade Radboud, na cidade de Nijmegen, na Holanda, juntamente com a Agência Espacial Européia e outros parceiros, está desenvolvendo um plano para obter imagens muito mais nítidas dos buracos negros.
A primeira imagem de um buraco negro do Event Horizon Telescope (EHT) foi um triunfo científico e um feito de cooperação, engenharia e tecnologia. Acrescente também a curiosidade inata de nossa espécie sobre a natureza. É uma mistura potente e eficaz.
Mas, a imagem estava meio embaçada, não foi? Ainda é um triunfo, e muitas pesquisas e novos trabalhos resultarão disso. Mas poderia ser ainda melhor?
O grupo de cientistas tem um plano para lançar radiotelescópios no espaço para obter imagens mais nítidas de buracos negros. Eles publicaram um artigo na revista Astronomy and Astrophysics detalhando seus planos. O objetivo final deles? Para testar a Teoria da Relatividade Geral de Einstein, novamente.
"A teoria da relatividade geral de Einstein prevê exatamente o tamanho e a forma que uma sombra de buraco negro deve ter".
Freek Roelofs, Autor Principal, Universidade Radboud.
O EHT é um grupo de radiotelescópios em todo o mundo operando em conjunto. Eles trabalham com o princípio da interferometria. Juntos, os escopos agem como uma espécie de telescópio virtual do tamanho da Terra. Foi assim que conseguimos um telescópio grande o suficiente para ver um buraco negro. Mas o EHT é dificultado pela mesma coisa que outros telescópios terrestres: a atmosfera da Terra.
A atmosfera da Terra pode criar muitos problemas para os astrônomos. Os telescópios precisam, de alguma forma, se adaptar à atmosfera para reunir imagens de objetos a grandes distâncias. É por isso que os telescópios são construídos em locais especiais: idealmente em ambientes áridos a grandes altitudes.
Os radiotelescópios do EHT estão em locais de grande altitude em todo o mundo. Eles estão nos Alpes, na Serra Nevada, no Atacama e no Havaí. Mas eles ainda são limitados pela atmosfera da Terra. E essa atmosfera impede que as ondas de rádio de frequência mais alta alcancem os opes escopos.
"No espaço, você pode fazer observações em frequências de rádio mais altas, porque as frequências da Terra são filtradas pela atmosfera."
Freek Roelofs, Autor Principal, Universidade Radboud.
Há outro fator limitante para a eficácia do EHT: o tamanho da Terra. Na Terra, só podemos usar interferometria para ligar escopos não mais distantes do que a “largura” da Terra. Portanto, qualquer telescópio virtual é limitado pelo tamanho do nosso planeta.
Os autores do artigo têm uma solução para o problema da atmosfera e o tamanho da Terra. Coloque os radiotelescópios no lugar.
Eles chamam o projeto proposto de Event Horizon Imager (EHI) e dizem que ele pode produzir imagens de buracos negros cinco vezes mais nítidas que o EHT. A idéia é colocar dois ou três satélites em órbita que funcionariam como observatórios de rádio. Lá fora, eles estariam livres das duas limitações do EHT.
"Há muitas vantagens em usar satélites em vez de radiotelescópios permanentes na Terra, como acontece com o Event Horizon Telescope (EHT)", diz Freek Roelofs, doutorando na Universidade Radboud e principal autor do artigo. “No espaço, você pode fazer observações em frequências de rádio mais altas, porque as frequências da Terra são filtradas pela atmosfera. As distâncias entre os telescópios no espaço também são maiores. Isso nos permite dar um grande passo adiante. Poderíamos capturar imagens com uma resolução mais de cinco vezes maior do que a EHT. ”
A equipe criou imagens simuladas de buracos negros que representam o que o EHI seria capaz de ver.
Imagens mais nítidas de um buraco negro levarão a melhores informações que poderiam ser usadas para testar a Teoria da Relatividade Geral de Einstein em mais detalhes. "O fato de os satélites estarem se movendo em torno da Terra traz vantagens consideráveis", diz Heino Falcke, professor de radioastronomia. “Com eles, você pode tirar imagens quase perfeitas para ver os detalhes reais dos buracos negros. Se pequenos desvios da teoria de Einstein ocorrerem, poderemos vê-los. "
Testes adicionais da Teoria da Relatividade Geral de Einstein são um dos principais objetivos da EHI. Em uma troca de e-mail com a Space Magazine, o autor principal Freek Roelofs explicou da seguinte maneira: “A teoria da relatividade geral de Einstein prevê exatamente o tamanho e a forma que uma sombra de buraco negro deve ter. Teorias alternativas da gravidade preveem diferentes tamanhos e formas, mas a diferença com a previsão da relatividade geral é geralmente menor que 10% ou mais. Portanto, para poder distinguir entre a relatividade geral e outras teorias da gravidade, precisamos das imagens de alta resolução que só podemos obter a partir de observações espaciais. ”
Sim, existem outras teorias da gravidade. Mesmo que toda vez que os cientistas possam testar o TGR de Einstein, as evidências apóiem a teoria, ainda há algumas questões irritantes. Existem várias teorias alternativas da gravidade no mundo da ciência, e elas estão principalmente ligadas às nossas perguntas não respondidas sobre buracos negros, matéria escura e energia escura.
Existem dezenas de teorias alternativas da gravidade, e a maioria delas não se saiu bem contra as evidências. Mas eles existem porque, se um desses experimentos projetados para testar o TGR de Einstein se provar falso, precisamos ter outra teoria para trabalhar.
“Com o EHT, discos rígidos com dados são transportados para o centro de processamento de avião. É claro que isso não é possível no espaço ".
Volodymyr Kudriashov, pesquisador do Radboud Radio Lab e ESA / ESTEC.
Existem muitos desafios a serem resolvidos se o EHI acontecer. Com o EHT, cada observatório salva seus dados em um disco rígido que é entregue em um centro de processamento de dados. Todos os dados de cada escopo são combinados usando um relógio atômico para extrema precisão. Mas como isso funcionará no espaço?
“Com o EHT, discos rígidos com dados são transportados para o centro de processamento de avião. É claro que isso não é possível no espaço ", disse Volodymyr Kudriashov, pesquisador do Radboud Radio Lab, que também trabalha na ESA / ESTEC. Segundo o artigo, um link a laser poderia ser usado para enviar os dados à Terra para processamento. Dizem que já existe um precedente, e as futuras missões espaciais planejadas refinarão ainda mais as comunicações com laser.
Outro desafio é a posição precisa e a velocidade dos satélites necessários para produzir imagens nítidas. "O conceito exige que você seja capaz de verificar a posição e a velocidade dos satélites com muita precisão", disse Kudriashov. "Mas realmente acreditamos que o projeto é viável".
O EHI funcionaria em conjunto com o EHT como uma espécie de interferômetro híbrido, combinando os dados de todos os observatórios terrestres com os dados dos observatórios orbitais. O melhor de dois mundos.
"Usar um híbrido como esse poderia oferecer a possibilidade de criar imagens em movimento de um buraco negro, e você poderá observar ainda mais e também fontes mais fracas", disse Falcke.
Fontes:
- Press Release: Telescópios no espaço para imagens ainda mais nítidas de buracos negros
- Artigo: Simulações de imagens do horizonte de eventos de Sagitário A * do espaço
- Telescópio Horizonte de Eventos
