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Buracos Escuros – Novas perspectivas

Figura 01: Vista em raios-X de Sgr A*.

Embora o termo “buraco escuro” somente tenha surgido  no século XVIII,  esse objecto era estudado desde o século XIV. Na época não  tinha essa alcunha  e foi  simplesmente ignorado, pois, os investigadores  não compreendiam como um ente  não massivo, tal qual a luz, poderia ser influenciada pelo campo gravítico.

A humanidade somente aproximou deste tipo de objecto no século XXI, quando em 2016 foi confirmada a deteção  de ondas gravíticas pelo LIGO. Apesar do avanço, para os mais cépticos,  a Astronomia deveria  mostrar um buraco escuro. E agora, pode ser que a Astronomia consiga  mudar a concepção de muitos cientistas, afinal,  uma equipa internacional de astrónomos está a trabalhar em um projecto que envolve os mais potentes  telescópios da Terra.  O objectivo é fazer o registo  de um buraco escuro.

Buracos  escuros podem, em princípio, serem entendidos  como regiões  do espaço-tempo onde o campo gravítico é  muito intenso, a ponto de  conseguir interagir com a luz.

Há tempos que os astrónomos  já  possuiam evidências  da  existência de buracos escuros  super-massivos no centro de galáxias massivas. Para termos uma idéia,  chamamos o buraco escuro de super-massivo quando sua  massa encontra-se no seguinte intervalo: de um milhão até mil milhões de vezes a massa do nosso Sol. Com massa colossal, o buraco escuro consegue influenciar as estrelas  que circundam  ao  redor  do centro galáctico. Na fase “canibalismo”, eles se alimentam do material  que se encontra espalhado no ambiente galáctico,  claro, eles também podem expelir plumas detetáveis, além de  jatos  de plasma, que chegam a alcançar  velocidades próximas  à  velocidade da luz.

O projecto LIGO somente fez com que as evidências  da deteção  de ondulações  no espaço-temp nos saltassem aos olhos.  Estimou-se que tais ondulações foram causadas pela fusão de dois buracos escuros de massa intermediária e tal colisão  ocorreu há milhões de anos no passado.

Figura 02: Telescópios espalhados em quatro continentes e no Hawaii.

 

Figura 03: Buraco escuro e…

 

Figura 04:…o fenômeno das lentes gravíticas.

 

Figura 05: Buraco Escuro girante.

 


Figura 06: Comportamento da radiação.

Uma vez  que sabemos da existência dos buracos escuros, queremos  agora entender seu  mecanismo de formação, evolução  e como se dá sua influência no Universo. E nosso primeiro passo neste sentido se iniciará nesta próxima quarta-feira, dia 05 de Abril de 2017.

De facto, de 05 a 14 de Abril,  uma equipa de astrónomos  estará envolvida no EHT (que do inglês é: Event Horizon Telescope), trata-se de uma rede de telescópios estrategicamente posicionados para  fazer  as medições com a máxima precisão possível. A figura 02 está a mostrar os pontos onde os telescópios estão localizados. Ao se visualizar a Terra de longe, será como se todos aqueles telescópios formassem um grande telescópio  instalado em nosso planeta. O EHT  tem como ambição  testar teorias fundamentais da Física  dos buracos escuros, e claro, registar  o horizonte de eventos de um buraco escuro. Chamamos horizonte de eventos ao ponto a partir do qual, como foi  previsto em teoria, nada consegue  escapar do buraco  escuro.

A idéia central é interligar  uma rede  de radiotelescópios  que  formem  o que seria um telescópio gigante do tamanho da Terra,  no qual  usaríamos a técnica  de interferometria de linha de base  muito  longa e síntese  de abertura da Terra. Em vista,  o objecto  de estudo é o centro da Via Láctea, local onde encontramos  um buraco escuro  com massa equivalente a quatro (04)  milhões de vezes a massa do Sol – trata-se se Saggitarius A*, como mostrado na figura 01.

Você está a se perguntar: e como tudo isso acontecerá?  Para responder a essa questão, temos que  lembrar que  é sabido pelos astrónomos  a existência tanto de disco de poeira quanto de gás na órbita do buraco escuro. Assim,  a luz que percorrerá esse trajecto  sofrerá uma distorção  devido ao campo gravítico do buraco escuro. Claro, tanto o seu brilho quanto sua cor  serão   alterados. O sinal esperado  a ser capturado pelos instrumentos terá  uma forma crescente e brilhante (figura 04), no lugar de forma de um disco (figura 03). Este procedimento, poderá,  inclusive  permitir  que  seja avistada a sombra  do horizonte de eventos do buraco escuro contra  o plano  de fundo deste material  brilhante e giratório (figuras 05 e 06).

Ao todo estão interligados nove (09) telescópios, distribuídos  por toda a Terra. Alguns deles são individuais e outros são  colecções  de telescópios. Na fase pré-teste, tanto a resolução quanto a sensibilidade dos telescópios eram insuficientes para  realizarem o estudo  dos buracos escuros de maneira satisfatória. Porém, a  inclusão de telescópios mais robustos, ALMA e SPT, por exemplo, deram à essa rede  condições de estudo satisfatórias.

Vale salientar que no visível,  os buracos escuros  encontram-se  cobertos  pela colossal  quantidade  de gás e poeira.  Entretanto, nada nos impede de realizarmos nosso estudo em  outras faixas  do  espectro electromagnético, cita-se por exemplo, a faixa de rádio, que consegue penetrar  toda a névoa cósmica.

A equipa do NEPA -Núcleo de Ensino e Pesquisa em Astronomia –  adiantou-nos que  quando falamos em resolução, estamos a pensar na capacidade de  identificarmos, distinguirmos  e medirmos as menores estruturas  à uma dada distância da Terra. Geralmente, calculamos  o poder de resolução de um telescópio como sendo  a razão entre o  tamanho de um objecto e a distância que ele está da Terra. Se fizermos esses cálculos para a nossa Lua encontraremos (0,5)° o que equivale a 1800 segundos de arco. No caso dos radiotelescópios, com 100 metros de abertura, por exemplo,  a resolução será de 60 segundos de arco. Boa, não? Pois,  agora interligue vários telescópios, como o EHT fará. Em seguida, refaça os cálculos e notará que  a nova resolução será de 15 a 20 microssegundos de arco (ou seja, 0,000015  segundos de arco). Isso  significa que  o novo sistema de telescópio poderá  ser capaz de identificar, distinguir e medir o diâmetro de  uma moeda de  0,50 centavos mantida no solo lunar.

Você deve estar a pensar: fantástico! E como tudo isso funcionará? Bem,  teoricamente tudo funcionaria  dentro das normalidades. Porém,  o EHT terá que ser capaz de centralizar  todos os dados e todas as imagens para um supercomputador, o qual irá combinar tudo e  devolver-nos em forma de uma imagem. Caso a missão cá na Terra seja bem sucedida, então,  será possível  registar  imagens  do material  próximo da região do buraco escuro. Feito isso,  a Ciência conseguirá  dar um passo gigantesco nos estudos  dos buracos escuros e poderá  responder de vez algumas questões que  estão em aberto, tais como: o horizonte de eventos realmente existe? A teoria da relatividade geral  realmente  funciona em regiões  muito densas? Como os buracos escuros  se alimentam? Qual tipo de material é rejeitado por ele? Teríamos de facto um buraco de verme? E o buraco branco, seria possível? Onde? Essas são algumas das inúmeras questões que poderão ser  respondidas em breve.

Feito isso,  o passo adiante será analisar  todos os demais buracos escuros  espalhados nas redondezas, isto é, aquelas que  estão no Grupo Local. (Fiquemos atentos à Constelação de  Orião, combinado?)

Dr. Nélio Sasaki – Doutor em Astrofísica, Líder do NEPA/UEA/CNPq, Membro da SAB, Membro da ABP, Membro da SBPC, Membro da SBF, membro da UAI, membro da PLOAD/Brasil e ST/Brasil, Revisor da Revista Areté, Revisor da Revista Eletrônica IODA, Revisor ad hoc do PCE/FAPEAM, Director do Planetário Digital de Parintins-NEPA/UEA/CNPq, Director do Planetário Digital de Manaus-NEPA/UEA/CNPq, Professor Adjunto da Universidade do Estado do Amazonas (UEA).
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