Entenda como foi feita a imagem do buraco negro

Na última quinta-feira (12), o mundo conseguiu ver como é o buraco negro supermassivo e gigante que se posiciona no centro da Via Láctea, que é a galáxia onde nós e todo o sistema solar estamos. No entanto, como conseguiram capturar uma imagem de um buraco negro?

O Event Horizon Telescope (EHT) é o projeto de colaboração internacional que responsável pela observação e montagem das imagens. Dessa forma, o projeto é formado por 11 observatórios de rádio, distribuídos em 8 locais diferentes, que geralmente são regiões remotas, de altitude elevada e com uma atmosfera seca. Isso para evitar o efeito de vapor d’água, que atrapalha as observações.

França, Espanha, Groenlândia, Chile, Estados Unidos (Arizona e Havaí), México e Antártica são os locais onde instalaram os instrumentos. Já o número de telescópios pode ser explicado pelo fato de que não existe um único instrumento atual capaz de capturar a imagem de um buraco negro. Vale ressaltar que nem mesmo os mais modernos telescópios disponíveis, como o James Webb, são capazes.

Logo, para observar o Sagitário A* ou o buraco negro da galáxia M87, precisamos de uma capacidade de construção de imagem que só é possível quando juntamos vitualmente os telescópios espalhados pela Terra em um único instrumento. Portanto, é como se tivéssemos um telescópio do tamanho do globo.

Assim sendo, ao juntar a potência de cada telescópio individual, temos uma capacidade de resolução que permite a formação das imagens, segundo Rodrigo Nemmen, astrofísico e professor do Instituto de Astronomia, Geofísica e Ciências Atmosféricas da USP.

“Para se ter uma ideia, o EHT conseguiria fazer a imagem, em ondas de rádio, de uma maçã na superfície da Lua”, diz o pesquisador.

Como são feitas as imagens do buraco negro?

Reprodução

A brasileira Lia Medeiros, que participou da colaboração, explica que o funcionamento de um GPS pode ajudar a explicar como o EHT funciona. Isso porque um receptor de GPS, como os presentes em nossos celulares, trabalham com as satélites que orbitam a Terra para identificar a sua localização.

Assim, ele recebe sinais de diferentes satélites e calcula quanto tempo esse sinal levou para chegar até ele. Ao calcular o tempo e, sabendo da localização dos satélites, ele tem a informação sobre onde ele está localizado.

“A gente usa uma técnica bem parecida, porque o que a gente está gravando, na verdade, é o tempo que cada onda de rádio leva para chegar em cada um dos nossos telescópios”, diz a pesquisadora. “Usamos o tempo que cada telescópio detecta a onda para calcular de onde ela veio na imagem”.

“Chama-se essa técnica de interferometria”, explica ela. “A gente usa esses telescópios e eles agem como um time. Todos apontam para o mesmo lugar no céu ao mesmo tempo”.

As ondas de rádio são emitidas pela matéria do plasma que forma uma espécie de redemoinho de gás extremamente quente que envolve alguns buracos negros, de acordo com Andre Landulfo, professor de Física da UFABC. Dessa forma, o sinal de cada telescópio gravas as ondas de rádio que um buraco negro emite e junta esses dados com relógios atômicos.

Cada estação de telescópio na Terra que observa esses sinais faz uma ‘imagem parcial’ de sua perspectiva limitada. Depois, usando técnicas sofisticadas de interferometria e imageamento, tais sinais são combinados formando uma imagem única (‘unindo’ as diversas perspectivas)”.

Fotografia lenta

Esse processo não é instantâneo, muito pelo contrário. Transportar tantas informações computacionais leva tempo e processar tudo leva mais ainda. Na foto de 2019, produziu-se 5 petabytes em imagens, sendo que 1 petabytes equivale a 1 milhão de gigabytes.

“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 Doeleman, à época.

Foco

Já as imagens estão desfocadas porque não são feitas com píxeis e sim capturadas em um comprimento de onda invisível ao olho humano. “O que fazemos, na verdade, é tentar aprender sobre as estruturas dessa imagem de um modo diferente”, conta a pesquisadora Lia.

“A imagem está desfocada, pois é uma média sobre uma fonte variável de tempo”, explica Thomas Krichbaum, do Instituto Max Planck de Radioastronomia, que também participou do projeto.

“As limitações de sensibilidade da configuração atual do conjunto de telescópios ainda não permitem que tenhamos imagens ainda mais nítidas. Precisaríamos de mais antenas de rádio para uma melhor qualidade de imagem”, complementa.

O buraco negro tem cor?

“A luz que a gente observa tem um comprimento de onda de 1,3 milímetros. Os nossos olhos não enxergam isso. Então não existe uma cor que podemos usar que seria uma “cor certa” para a intensidade dessa onda. É como se fosse uma imagem em preto e branco”, ressalta Lia.

“Estamos mostrando na imagem a intensidade de uma onda de luz. As partes nas imagens que são brancas têm muita intensidade de luz, já as partes mais escuras têm muito pouco. Por isso a gente escolheu [esse alaranjado] porque achamos que ia ficar bonito, mas não é uma cor real porque é impossível usar esses dados para fazer uma imagem de cor real”, complementa a brasileira.

Fonte: G1