A primeira imagem direta do horizonte de eventos de um buraco negro foi uma façanha verdadeiramente impressionante de engenhosidade científica. Mas era extremamente difícil de obter e a imagem resultante era de resolução relativamente baixa.

Técnicas e tecnologia serão refinadas, e espera-se que futuras imagens diretas de buracos negros melhorem com o tempo. E uma nova visualização da NASA – feita para a Black Hole Week da agência – mostra o que poderíamos esperar ver em imagens de alta resolução de um buraco negro supermassivo com reconhecimento ativo.

Buracos negros supermassivos estão no centro da maioria das galáxias grandes, e como eles chegaram lá é um mistério; que veio primeiro, o buraco negro ou a galáxia, é uma das grandes questões da cosmologia.

O que sabemos é que eles são realmente enormes, como em milhões ou bilhões de vezes a massa do Sol; que eles podem controlar a formação de estrelas; que quando acordam e começam a se alimentar, podem se tornar os objetos mais brilhantes do universo. Ao longo das décadas, também descobrimos algumas de suas dinâmicas estranhas.

buraco negro m87Primeira imagem direta de um buraco negro, M87 *. (Colaboração EHT)

De fato, a primeira imagem simulada de um buraco negro, calculada usando uma década de 1960 cartão perfurado Computador IBM 7040 e plotado à mão pelo astrofísico francês Jean-Pierre Luminet em 1978, ainda se parece muito com a simulação da NASA.

Nas duas simulações (a nova acima e o trabalho de Luminet abaixo), você vê um círculo preto no centro. Esse é o horizonte de eventos, o ponto em que a radiação eletromagnética – luz, ondas de rádio, raios X e assim por diante – não é mais rápida o suficiente para atingir a velocidade de escape da atração gravitacional do buraco negro.

luminet(Jean-Pierre Luminet)

No meio do buraco negro está a frente do disco de material que está girando em torno do buraco negro, como água em um ralo. Ele gera radiação tão intensa por atrito que podemos detectar essa parte com nossos telescópios – é o que você está vendo na figura do M87 *.

Você pode ver o anel de fóton, um anel de luz perfeito em torno do horizonte de eventos. E você pode ver uma ampla faixa de luz ao redor do buraco negro. Na verdade, essa luz vem da parte do disco de acreção atrás do buraco negro; mas a gravidade é tão intensa, mesmo fora do horizonte de eventos, que distorce o espaço-tempo e curva o caminho da luz ao redor do buraco negro.

Você também pode ver que um lado do disco de acreção é mais brilhante que o outro. Esse efeito é chamado raios relativísticos, e é causado pela rotação do disco. A parte do disco que está se movendo em nossa direção é mais brilhante porque está se aproximando da velocidade da luz. Este movimento produz uma mudança na frequência no comprimento de onda da luz. É chamado de efeito Doppler.

O lado que está se afastando de nós, portanto, é mais escuro, porque esse movimento tem o efeito oposto.

"É precisamente essa forte assimetria de luminosidade aparente" Luminet escreveu em um artigo no ano passado, "essa é a principal assinatura de um buraco negro, o único objeto celeste capaz de dar às regiões internas de um disco de acreção uma velocidade de rotação próxima à velocidade da luz e induzir um efeito Doppler muito forte".

Simulações como essas podem nos ajudar a entender a física extrema em torno dos buracos negros supermassivos – e isso nos ajuda a entender o que estamos vendo quando olhamos para a figura do M87 *.

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