Quase cada imagem que vimos de um buraco negro não é uma imagem. É uma ilustração do que pensamos que os buracos negros se parecem, com base na teoria matemática e evidências bastante recentes de que existem buracos negros.
Tudo isso mudou em 2019, quando uma equipe de cientistas usou uma técnica de astronomia de décadas, colaboração global notável e avanços em armazenamento de dados e tecnologia de computação para criar a primeira imagem de todos os tempos. um buraco negro.
Alguns meses atrás, essa mesma equipe divulgou uma segunda imagem muito esperada de um buraco negro. Um no centro da nossa galáxia. Igualmente confusas, mas não menos seminais, essas duas imagens fazem parte de uma era de ouro do buraco negro. É uma época em que a Lei de Moore, o aprendizado de máquina e, eventualmente, os computadores quânticos podem descobrir um dos objetos mais estranhos e enigmáticos do universo. ) Buracos negros: motores barulhentos em nosso universo
Os mistérios dos buracos negros são profundos. Como um poço infinito de gravidade, eles são uma região do espaço-tempo onde tanta massa se condensa em um espaço tão pequeno que a gravidade supera todas as forças conhecidas. Tão forte que nem a luz pode escapar. Tão poderoso que pode destruir estrelas. Tão bizarro, o tempo pode chegar ao seu fim abrupto por dentro.
É difícil entender o conceito de buracos negros. Objetos infinitamente densos, como espremer a massa da Terra no tamanho de uma moeda.
Até mesmo Einstein, cuja teoria geral da relatividade previu a existência de buracos negros, achou a ideia tão radical e improvável que duvidou que existissem buracos negros.
No entanto, 100 anos após a teoria inovadora de Einstein, os astrônomos estimam que existam mais de 40 quintilhões (sim, são 40.000.000.000.000.000.000) de buracos negros no universo observável. Eles podem ser superabundantes, mas não são fáceis de encontrar.
A fotografia espacial percorreu um longo caminho, mas os buracos negros são invisíveis ao olho humano. Com tudo puxado para seu campo gravitacional, eles não emitem nada que nossos instrumentos possam detectar.
No entanto, os cientistas nunca ficam muito impressionados com o impossível. Ao longo dos anos, astrofísicos e matemáticos encontraram maneiras dignas de prêmios Nobel para detectar buracos negros observando como eles governam as órbitas das estrelas ao seu redor. Por exemplo, o buraco negro no centro de nossa galáxia faz com que suas estrelas ao redor pareçam bactérias em uma placa de Petri.
Existem outras pistas para localizar um buraco negro. Todo aquele gás quente e poeira estelar tentando se espremer em um ponto denso cria muito atrito. E à medida que a matéria se esfrega turbulentamente contra si mesma, ela se aquece a bilhões de graus e brilha.
Paradoxalmente, os buracos negros também são alguns dos objetos mais luminosos do céu. E os cientistas calcularam que deve ser capaz de ver a fronteira aterrorizante onde os fótons ainda orbitam o buraco negro e o ponto onde nada pode escapar: o horizonte de eventos.
Mas isso é teoria. Um buraco negro nunca foi realmente visto. O verdadeiro problema com a imagem de buracos negros não é apenas sua escuridão ou seu brilho. É que eles estão extremamente distantes.
Um telescópio do tamanho da Terra
O buraco negro supermassivo mais próximo é Sagitário A(Sgr A*), que reside no centro galáctico da Via Láctea. A uma distância cósmica de 26.000 anos-luz da Terra, uma sonda espacial, como a Voyager 1, levaria mais de 400 milhões de anos para chegar lá.
Existem também buracos negros gigantescos, como o da galáxia Messier 87. Medindo 24 bilhões de milhas de diâmetro e seis bilhões e meio de vezes a massa do nosso sol (o quê?), é um dos maiores buracos negros conhecidos.
No entanto, olhar para qualquer um desses objetos através de um telescópio é muito parecido com tentar fotografar uma rosquinha na lua.
O poder de ampliação de um telescópio é limitado pelo tamanho de seu prato. Para obter uma resolução alta o suficiente e ver se essa rosquinha é vitrificada ou cheia de creme, seria necessário um telescópio do tamanho da Terra. Embora isso não aconteça tão cedo, ou nunca, um cientista imaginou um hack.
Sheperd Doeleman é astrofísico do Centro de Astrofísica | Harvard & Smithsonian. Ele estudou uma técnica de radioastronomia chamada Very Long Baseline Interferometry (VLBI), onde vários telescópios, localizados a milhares de quilômetros de distância, observam simultaneamente o mesmo objeto celeste para emular um telescópio tão grande quanto a distância entre eles.
Os oito observatórios que criaram o Event Horizon Telescope
Para criar um telescópio do tamanho da Terra, Doeleman precisaria de muita rede de telescópios. Ele precisaria projetar, construir e instalar novos equipamentos em alguns dos telescópios mais caros do mundo, situados a 15 mil pés, no topo de vulcões extintos e no pólo sul. Ele precisaria de relógios atômicos para sincronizá-los ao bilionésimo de segundo. E ele precisaria reunir dezenas de cientistas, engenheiros e instituições para colaborar em um projeto com um resultado fantástico, mas implausível.
Demorou mais de uma década, mas Doeleman e as centenas de cientistas que aderiram ao projeto conseguiram.
Durante várias noites em 2017, oito telescópios trabalharam em perfeita sincronia para capturar as ondas eletromagnéticas que giravam em torno de um buraco negro. Eles aproveitaram o aumento cada vez maior nas velocidades de armazenamento, processamento e transferência de dados para estender a sensibilidade do telescópio a uma resolução sem precedentes e criaram um dos maiores conjuntos de dados já registrados em uma noite de observação astronômica.
Demorou vários anos para construir as ferramentas e algoritmos que poderiam combinar e sintetizar sua imagem a partir de 5 petabytes de dados e meia tonelada de discos rígidos. Sem dados anteriores ou existentes para referência, a equipe precisava garantir que a imagem não fosse indiscutivelmente corrompida pelo viés humano. Esse anel de luz precisava emergir dos dados, não de suas aspirações.
No dia 10 de abril de 2019, Doeleman subiu ao palco e mostrou ao mundo, pela primeira vez, a imagem de um buraco negro. “Vimos o que pensávamos ser invisível”, disse ele.
No dia seguinte, a imagem estava na primeira página de quase todos os jornais. Um marco sensacional na história da humanidade e que levantou a questão, o que vem a seguir?
A próxima geração da fotografia de buracos negros
Há uma característica fantástica para os humanos: não importa quão espetacular seja o avanço ou quão impossível algo parecia apenas um segundo atrás, ele é imediatamente aceito como um trampolim para a próxima grande coisa. Para Doeleman, ficou claro que essa imagem era apenas o começo.
A primeira imagem de um buraco negro pela colaboração EHT
O EHT de próxima geração (ngEHT) já está em andamento para criar imagens de alta resolução e o primeiro filme de um buraco negro. O projeto está planejando alavancar mais telescópios, reunir novos comprimentos de onda e seguir a curva da Lei de Moore para coletar dados mais detalhados do que nunca.,
O projeto está avaliando um dos mais recentes gabinetes de armazenamento flash da empresa. Equipado com SSDs velozes, o servidor do tamanho de uma mala pode aumentar a capacidade de captura agregada para meio terabit de dados a cada segundo . “Isso é um aumento de 8x em relação ao que o projeto usou há apenas alguns anos”, disse ele.
Não faz muito tempo, os buracos negros eram um objeto de discórdia. Agora eles são um objeto de obsessão. No mês passado, os cientistas anunciaram que descobriram um buraco negro errante, responderam ao mistério de como os buracos negros se formaram no início do universo e encontraram o buraco negro de crescimento mais rápido (devorando o equivalente à massa da Terra a cada segundo).
Os avanços acelerados no armazenamento de dados, rede e tecnologia de processamento, juntamente com o progresso espetacular da tecnologia de satélites (por exemplo, o Telescópio Espacial James Webb e a nova era dos pequenos satélites) estão armando cientistas, matemáticos e engenheiros com novas ferramentas.
Os mistérios são, afinal, o último apelo à ação. E enquanto ainda não sabemos o que está dentro de um buraco negro, a tecnologia está nos aproximando mais do que nunca. Fique ligado.
