O que é um buraco negro, e por que há luz na primeira foto de um deles?

Em entrevista ao G1, o astrônomo português Hugo Messias, pesquisador do projeto EHT no Chile, explica o que já se sabe sobre o fenômeno. Nesta quarta, 1ª imagem de um buraco negro foi divulgada mundialmente.

11/04/2019

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Simulação de como funciona um buraco negro visto a distância no espaço. — Foto: Divulgação/Alma Observatory

Um grupo de mais de 200 cientistas membros do projeto Event Horizon Telescope (EHT) divulgou na quarta-feira (10) a primeira imagem já registrada de um buraco negro. A descoberta, considerada sem precedentes, foi comentada por todo o mundo e muita gente se surpreendeu com o fato de que, na imagem, o buraco negro está rodeado de luz.

Para entender o fenômeno, o G1 ouviu um dos astrônomos envolvidos no projeto. O português Hugo Messias, que trabalha no Observatório Alma, no deserto do Atacama, no Chile, explicou que, na verdade, o buraco é de fato negro, e a luz que aparece na imagem vem de materiais que orbitam ao seu redor.

Mas, se não fosse por isso, a imagem que rodou o mundo nesta quarta sequer teria sido possível de obter.

Entenda, a seguir, o que são os buracos negros e tira suas dúvidas sobre eles:

   

Foto original do buraco negro divulgada na quarta-feira por cientistas do projeto Event Horizon Telescope. — Foto: Reprodução

O que é um buraco negro?

Os buracos negros são uma enorme quantidade de massa concentrada em um espaço muito reduzido. Seu campo gravitacional é tão forte que ele atrai para si tudo o que se aproxima dele, inclusive a luz.

Segundo Messias, se jogarmos uma bola de tênis para cima com uma enorme velocidade, ela sai da órbita da Terra. Essa é a chamada "velocidade de escape".

O que é velocidade de escape?

É uma velocidade tão alta que supera a força da gravidade.

No caso dos buracos negros, a velocidade de escape é igual ou maior que a velocidade da luz. Portanto, tudo o que chega perto dele não consegue permanecer fora, pois é atraído pela sua força gravitacional.

“O buraco negro é um corpo muito massivo. A matéria que se aproxima dele entra direto ou circula à sua volta”, diz o astrônomo Hugo Messias. A luz que está na sua órbita também entra e não sai mais, por isso o seu centro é escuro – e daí vem o nome “buraco negro”.

O que é o ponto de não retorno?

É o ponto limite de onde já não sai mais nada do buraco negro. "Lá dentro deve ter matéria ou, pelo menos, radiação, plasma. Mas não sabemos como é o interior de um buraco negro", afirma o pesquisador.

O nome técnico desse ponto de não retorno é "horizonte de eventos".

A partir dali subentende-se que as leis da física, ao menos como as conhecemos, não se aplicam mais.

Por que vemos luz na foto do buraco negro?

O que se vê na imagem é, na verdade, a luz emitida por materiais que circulam ao redor do buraco negro. Essa é a luz captada por telescópios em diferentes partes do mundo. Na prática, seria como usar um enorme telescópio do tamanho da Terra para ver o buraco negro.

Mesmo sem ver o buraco negro, cientistas sabem que ele existe por meio dos efeitos ao seu redor.

"Se esfregarmos as mãos, elas vão aquecer. Da mesma forma, as partículas em fricção ao redor do buraco negro vão criar energia", conta o astrônomo. "Ela vai atingir temperaturas muito altas e emitir luz."

No caso do buraco negro da galáxia M87, que está a uma distância de mais de 50 milhões de anos luz da Terra, a luz que observamos agora foi emitida milhões de anos atrás. "Quando a luz saiu de lá ainda não havia homo sapiens na Terra", nota Messias.

Na foto divulgada pelo projeto EHT, estamos vendo o buraco negro "de cima", por isso parece que o buraco negro tem o formato de um anel.

Astrônomos apresentam a primeira imagem de um buraco negro já registrada

Como surgem os buracos negros?

Segundo o astrônomo, há duas possibilidades. Uma delas é quando uma estrela muito massiva deixa de emitir luz no final da sua vida. O centro dessa estrela entra em colapso e ocorre a chamada explosão supernova. Isso pode produzir um buraco negro "estelar".

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De acordo com a Agência Espacial Norte-Americana (Nasa), a maioria dos buracos negros é desse tipo, ou seja, uma espécie de “objeto em colapso congelado”. Os detalhes de por que isso acontece ainda são um mistério para os cientistas.

   

Imagem capturada em junho de 2018 por telescópios no Havaí mostra uma anomalia na estrela The Cow - ou AT2018cow, que pode ter dado origem a um novo buraco negro a 200 milhões de anos-luz da Terra — Foto: Sloan Digital Sky Survey

Outros buracos negros muito maiores são os supermassivos – que podem ser de 10 a 24 vezes maiores do que o nosso Sol.

“A formação desses é mais complicada, ninguém conhece direito. Há muitas teorias, como a colisão de vários buracos negros estelares no início do universo, ou colapsos de gás. Teoricamente é possível, mas é difícil saber exatamente”, completa Messias.

Qual é o tamanho de um buraco negro?

Ainda há muito o que se descobrir sobre os buracos negros, mas sabemos que eles podem ter tamanhos diversos. Os buracos negros estelares, que podem ter tamanho de 10 a 100 vezes maiores do que o nosso Sol, costumam ser menores que os supermassivos.

Um buraco negro supermassivo, por exemplo, pode ser milhões de vezes maior que o Sol. Ao mesmo tempo, essa massa gigantesca é muito compacta, e pode ocupar, por exemplo, um espaço consideravelmente menor do que o de um planeta pequeno do Sistema Solar.

Acredita-se que todas as galáxias tenham um buraco negro no seu centro.

Por que demorou para conseguirem fotografar o buraco negro?

O estudo exige o uso de telescópios de alta tecnologia e que possam produzir imagens de altíssima resolução. Foram produzidos 5 petabytes em imagens (1 petabyte = 1 milhão de gigabytes).

Discos rígidos precisaram ser fisicamente transportados de um laboratório a outro. “É o equivalente a 5 mil anos de arquivos mp3 ou a coleção inteira de selfies de 40 mil pessoas durante toda a vida”, comparou o diretor do projeto, Sheperd Doeler.

 

Oito radiotelescópios espalhados pelo planeta participaram da captura das frequências de rádio que geraram a primeira imagem de um buraco negro já registrada — Foto: Divulgação/Alma Observatory

Para que serve a foto do buraco negro?

Além de ser a realização de anos de pesquisa em astronomia e de um projeto global que envolveu equipes em diversos países, a visualização do buraco negro é mais uma evidência concreta da Teoria da Relatividade desenvolvida por Albert Einstein em 1905, que explica a lei da gravidade e sua relação com outras forças da natureza.

De acordo com o cientista Dimitrios Psaltis, professor de astronomia na Universidade do Arizona, e outro pesquisador no projeto, esta foi a primeira vez que se testaram as previsões da teoria de Einstein com buracos negros supermassivos no centro de uma galáxia.

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“O tamanho e a forma da sombra [do buraco negro] previstos na teoria batem com nossas observações de forma impressionante. Isso aumenta nossa confiança nessa teoria que já tem mais de um século”, afirmou Psaltis na divulgação das fotos.

Por que não vemos um buraco negro que está mais perto?

Segundo Hugo Messias, o buraco negro que está na nossa galáxia, o Sagitário A, é supermassivo e muito menor do que o observado na galáxia M87. Por isso, o material que orbita nele faz a volta completa ao seu redor muito mais rapidamente. Isso dificulta a observação.

"Enquanto o material da M87 demora dias para fazer a volta no buraco negro, o nosso demora de 8 a 30 minutos", explica. Por isso, não é possível usar a mesma técnica. Mas os cientistas estão tentando adaptar o estudo ao comportamento do Sagitário A.

 

Simulação mostra o movimento dos materiais que orbitam o buraco porque estão presos na força gravitacional dele — Foto: Divulgação/Alma Observatory