Os astrônomos (e toda a humanidade) têm um feriado: a primeira imagem de um buraco negro é apresentada. Ele foi criado usando o Event Horizon Telescope (EHT), um telescópio virtual composto por vários radiotelescópios ao redor do mundo. A imagem mostra material ao redor de um buraco negro supermassivo no centro de uma galáxia a 55 milhões de anos-luz de distância. E sim, um buraco negro é física concentrada, fenômenos gravitacionais loucos à beira do possível e do impossível, condições extremas (você pode ler mais sobre como funcionam os buracos negros aqui). Mas existem várias questões.
É difícil ver um buraco negro porque é negro?
Não. Isso sim. É verdade: os buracos negros são negros. Normalmente vemos todos os tipos de estrelas e tudo mais, porque a luz que elas emitem atinge nossos telescópios (ou diretamente em nossos olhos), e nós a registramos. Os buracos negros são realmente negros. Eles não emitem luz visível (devido a truques gravitacionais complexos), portanto não podem ser vistos.
Mas isso não é um grande problema. Se tivéssemos um buraco negro em nosso sistema solar, você o veria. Você veria a curvatura do espaço por sua presença e veria a substância que gira em torno desse funil. Se você já viu o filme Interestelar, ele mostra aproximadamente a visualização de um buraco negro - foi feito com a ajuda do astrofísico Kip Thorne.
O buraco negro é difícil de ver porque é minúsculo. Bem, ok, não tão minúsculo quanto uma formiga, por exemplo. Ela é minúscula no sentido de que uma pessoa é minúscula quando vista à distância de um quilômetro. O melhor termo seria tamanho angular. Se você girar a cabeça em um círculo, terá uma visão panorâmica de 360 graus (mas lembre-se de girar o corpo também, caso contrário, dobrará o pescoço). Se você mantiver o polegar no comprimento do braço, terá um tamanho angular de cerca de meio grau. A lua tem aproximadamente o mesmo tamanho angular, então você pode cobri-la com o polegar.
E quanto ao tamanho do buraco negro? Sim, é enorme. Também está a 55 milhões de anos-luz de distância. Isso significa que levará 55 milhões de anos para a luz viajar até aqui. É incrivelmente longe. Mas o tamanho angular realmente nos impede. Um buraco negro (pelo menos sua parte visível) tem um tamanho angular de cerca de 40 microarsegundos.
O que é um microarxsegundo? Como você sabe, o círculo está dividido em graus (e isso já acontece há muito tempo). Cada grau pode ser dividido em 60 minutos de arco e cada minuto corresponde a 60 segundos de arco. Se você dividir um segundo de arco em um milhão de partes, você obtém um microssegundo. Lembra-se de que o tamanho angular da lua é 0,5 grau (visto da Terra)? Isso significa que o tamanho angular da lua é 45 milhões de vezes maior que o tamanho de um buraco negro. O buraco negro é minúsculo em termos de tamanho angular.
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Mas isso não é tudo. Devido à difração, não podemos ver coisas de tamanhos angulares minúsculos. Quando a luz passa por uma abertura (por exemplo, através de um telescópio ou no olho), ela é espalhada. Ele se curva de tal forma que interfere com o resto da luz que passa pelo orifício. No caso do olho, isso significa que as pessoas podem distinguir objetos com um tamanho angular de cerca de 1 minuto de arco.
E isso também significa que algo tão pequeno como um buraco negro é difícil de capturar em uma foto.
Como superar o limite de difração?
Vamos admitir. Coisas de dimensões angulares minúsculas são realmente difíceis de ver - como então veremos o material ao redor de um buraco negro? A resolução angular de um telescópio realmente depende de apenas duas coisas: o tamanho do orifício e o comprimento de onda da luz. O uso de comprimentos de onda mais curtos (como radiação ultravioleta ou de raios X) oferece melhor resolução. Mas, neste caso, o telescópio usa o comprimento de onda da luz na faixa de milímetros. Este é um comprimento de onda bastante longo em comparação com a luz visível, que está na faixa de 500 nanômetros.
E isso significa que a única maneira de superar o limite de difração é aumentar o telescópio. Ou seja, o que eles fizeram com o Telescópio Event Horizon. Basicamente, é um telescópio do tamanho da Terra. Loucura, mas é verdade. Ao coletar dados de vários telescópios em diferentes partes do mundo, você pode combinar os dados para transformá-los em dados de um telescópio gigante. Verdade, você tem que tentar. Mas também existem problemas com este método. Com apenas alguns telescópios, a equipe EHT usa uma série de técnicas analíticas para criar a imagem mais provável a partir dos dados coletados. Então, eles conseguiram "desenhar" material ao redor do buraco negro.
Esta é uma foto real de um buraco negro?
Se você olhar através de um telescópio e ver Júpiter, estará na verdade vendo Júpiter. Observação: se você ainda não fez isso, experimente. Isso é legal. A luz do sol reflete na superfície de Júpiter e, em seguida, viaja através de um telescópio até o seu olho. Estrondo. Júpiter. Ele é real.
Mas com um buraco negro, as coisas são um pouco diferentes. A imagem que você está vendo não está nem na faixa visível. Esta é uma imagem de rádio criada a partir dos comprimentos de onda da luz. Qual é a diferença entre ondas de rádio e luz visível comum? Na verdade, a diferença está apenas no comprimento de onda.
As ondas de luz e rádio são ondas eletromagnéticas. Esta é a propagação de um campo elétrico variável junto com um campo magnético variável (simultaneamente). Essas ondas viajam na velocidade da luz - porque são leves. No entanto, como o rádio e a luz visível têm comprimentos de onda diferentes, eles interagem com a matéria de maneira diferente. Se você ligar o rádio em casa, receberá um sinal da estação de rádio mais próxima. Essas ondas de rádio atravessam as paredes. E os visíveis não passam.
O mesmo vale para imagens. Se você tiver luz visível de um objeto, poderá vê-lo com seus olhos e registrar essa imagem em filme ou com um gravador digital. Essa imagem pode então ser exibida na tela do computador e, de fato, visualizada. É assim que você pode ver uma imagem da lua.
Quanto ao material ao redor do buraco negro, esta não é uma imagem visível. Esta é uma imagem de rádio. Cada pixel da imagem representa um comprimento de onda específico, mas ondas de rádio. As porções laranja são representações de cores falsas da onda de 1 milímetro. O mesmo acontece quando queremos "ver" uma imagem na faixa do infravermelho ou ultravioleta. Temos que converter esses comprimentos de onda para o que podemos ver.
Portanto, esta foto de um buraco negro não é uma fotografia comum.
Ilya Khel
