Veja como essa imagem épica de buraco negro foi capturada

A primeira foto de buraco negro pode ser um marco na ciência, mas acontece que o conjunto de telescópios usado para capturá-la é tão inovador quanto. Os astrônomos divulgaram a misteriosa imagem do buraco negro no centro da galáxia Messier 87 (M87) hoje, mas foi a culminação de vários anos de trabalho abrangendo instalações em todo o mundo.

O Messier 87 está próximo, pelo menos em termos astronômicos. A galáxia elíptica é de aproximadamente 55 milhões de anos-luz da Terra, no aglomerado de Virgem. Na verdade, é uma das galáxias mais massivas do universo local, e foi descoberta e batizada em homenagem a Charles Messier em 1781. Embora a galáxia possa ter sido vista séculos atrás, a supermassiva buraco negro no seu centro permaneceu uma fonte de vários mistérios. Por exemplo, a NASA já avistou um jato de partículas de alta energia saindo do centro de M87, movendo-se perto da velocidade da luz. Ela se estende por mais de mil anos-luz. Enquanto isso, o telescópio espacial Hubble detectou uma estranha gota de matéria no jato, conhecida como HST-1, que ilumina e escurece de uma forma que deixou os cientistas confusos.

Você não pode ver um buraco negro - apenas a sua sombra

Parte do problema quando se trata de estudar buracos negros é o que os torna tão intrigantes em primeiro lugar: eles É tão voraz que nem a luz consegue escapar. O limite aceito de um buraco negro é o horizonte de eventos, o ponto no qual a luz não pode resistir à atração gravitacional. Sem energia escapando, é difícil imaginar o buraco negro.

A solução é procurar, não pelo buraco negro em si, mas pela sombra que ele lança. Além do horizonte de eventos, as enormes forças envolvidas superaquecerão os gases e outros materiais ao redor, além de distorcer o próprio espaço-tempo. Se - como M87 é - o buraco negro está no meio de uma região mais brilhante de gás incandescente, a curvatura gravitacional faz com que uma sombra seja feita.

É essa sombra que essa nova imagem capturou, um buraco negro no centro de uma nuvem brilhante de gás. Mesmo assim, o buraco negro em si é consideravelmente menor que a sombra: em torno de 2,5 vezes menor, na verdade. Ainda assim, tem cerca de 25 bilhões de milhas de largura.

Não há um telescópio forte o suficiente para ver M87

"Anos atrás, pensávamos que teríamos que construir um telescópio espacial muito grande para criar um buraco negro", disse Paul Hertz, diretor da divisão de astrofísica na sede da NASA em Washington, disse sobre as novas descobertas. Embora isso não seja uma impossibilidade - e de fato a NASA está trabalhando em uma série de projetos de telescópios super poderosos - ela deixou de capturar uma imagem de um buraco negro uma possibilidade distante. De fato, a probabilidade era que um único telescópio capaz de ver o M87 em ação estivesse a décadas de fruição.

Em vez disso, os cientistas recorreram ao trabalho em grupo para ultrapassar essa estimativa. Em vez de um instrumento, o Event Horizon Telescope (EHT) combinou dados de oito, formando, com efeito, uma maneira super poderosa de fazer imagens do M87.

ALMA, APEX, o telescópio IRAM de 30 metros, o telescópio James Clerk Maxwell, o telescópio milimétrico Alfonso Serrano, o Submillimeter Array, o Telescópio Submilimétrico e o Telescópio do Pólo Sul todas as observações combinadas feitas em abril de 2017. Nenhum dos instrumentos está conectado fisicamente. Em vez disso, eles salvaram os dados em discos rígidos de alto desempenho, e essas informações foram coletadas por supercomputadores no Instituto Max Planck de Radioastronomia e no MIT Haystack Observatory.

Não foi uma pequena quantidade de dados. Aproximadamente 350 terabytes por dia foram capturados por cada telescópio, na verdade. Em vez de tentar enviar essas informações digitalmente, a equipe da EHT carregou as unidades nos aviões e as transportou para os locais dos supercomputadores.

O tempo é tudo

Com oito telescópios trabalhando em conjunto, a chave é fazer com que os dados de cada um se alinhem exatamente. Cada um usou um relógio atômico para registrar com precisão o tempo de cada observação. Esses relógios usam mestres de hidrogênio para precisão, que dependem de átomos individuais de hidrogênio para medir a frequência.

O resultado é o que o projeto EHT descreve como "um telescópio virtual do tamanho da Terra". Principalmente ele usava radiotelescópios, embora ao mesmo tempo as observações fossem registradas nas bandas de raios X e gama.

“As observações do EHT usam uma técnica chamada interferometria de linha de base muito longa (VLBI) que sincroniza as instalações do telescópio em todo o mundo e explora a rotação do nosso planeta para formar um enorme Telescópio do tamanho da Terra observando a um comprimento de onda de 1,3 mm. O VLBI permite que o EHT obtenha uma resolução angular de 20 micro-segundos de arco - o suficiente para ler um jornal em Nova York a partir de um café na calçada em Paris ”EHT

Não foi apenas o conjunto de telescópios que funcionou. A equipe da EHT também precisou criar algoritmos de processamento personalizados para os dados que estão sendo processados ​​nos dois locais de supercomputadores, para fazer algo significativo dos muitos terabytes capturados.

Um telescópio que escala

Embora essa primeira imagem de um buraco negro possa ser um grande marco, é apenas o começo do trabalho que a equipe da EHT espera concluir. Embora oito locais possam estar on-line hoje, em breve o array será expandido ainda mais. Três novos telescópios - o Observatório IRAM NOEMA, o Telescópio da Groenlândia e o Telescópio Kitt Peak - estão prontos para entrar online e participar da caça aos buracos negros.

Quando isso acontece, a expectativa é de "sensibilidade substancialmente maior" para o projeto. Mais do que isso, porém, também será mais flexível. Diferentes telescópios em diferentes regiões geográficas são afetados pelo clima, condições sazonais e outros fatores. Aumentar o número de instrumentos que podem operar a qualquer momento, apesar dessas considerações, dará ao EHT um intervalo de tempo muito mais amplo que pode capturar dados.

Por enquanto, os cientistas estão se debruçando sobre este primeiro cache de informações, e novas descobertas provavelmente seguirão a foto do buraco negro. Entre as questões remanescentes estão mistérios como onde a energia absorvida pelos buracos negros realmente vai, e por que as partículas que os cercam podem formar esses jatos de alta energia. Grandes questões que exigirão um grande telescópio para responder.

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Via: Slash Gear