'Subaninos infinitos' podem ser a próxima fronteira para fotografar buracos negros

O Event Horizon Telescope capturou esta imagem do buraco negro supermassivo e sua sombra que

O Event Horizon Telescope capturou esta imagem do buraco negro supermassivo e sua sombra que está no centro da galáxia M87. (Crédito da imagem: Colaboração EHT)



A fotografia de buracos negros pode ser ainda mais poderosa e reveladora do que os cientistas pensavam.

Em abril passado, o projeto Event Horizon Telescope (EHT) revelou as primeiras imagens de um buraco negro, desnudando o monstro supermassivo no coração da galáxia M87. As fotos históricas abriram novas portas, permitindo aos cientistas sondar reinos do espaço-tempo exóticos como nunca antes.





E essa investigação pode se aprofundar ainda mais em um futuro não muito distante. A característica mais proeminente nas imagens EHT, um anel brilhante, mas não resolvido em torno do supermassivo do M87 buraco negro , provavelmente contém um fino 'anel de fótons' composto por uma sequência infinita de subanéis, relata um novo estudo.

Relacionado: As primeiras imagens históricas de um buraco negro mostram que Einstein estava certo (de novo)



A intrincada estrutura deste anel de fótons contém um tesouro de informações sobre o buraco negro - informações que os cientistas podem acessar estendendo um pouco o alcance do EHT, disseram os membros da equipe do estudo.

'Os buracos negros estão nos dando esse presente, um sinal diferente de tudo o que foi estudado em astronomia', disse o principal autor Michael Johnson, astrofísico do Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics em Cambridge, Massachusetts.



'Não é apenas uma imagem barata de' Nós entendemos melhor os buracos negros '', disse Johnson ao Space.com. 'Na verdade, está possibilitando uma maneira totalmente nova de medi-los.'

Coloque um anel nisso

O EHT é uma rede de oito radiotelescópios ao redor do mundo, que estão ligados para formar um instrumento virtual do tamanho da Terra - uma técnica conhecida como interferometria de linha de base muito longa (VLBI).

Este megascópio observou dois buracos negros supermassivos. Uma é a besta M87, que fica a 53,5 milhões de anos-luz da Terra e tem cerca de 6,5 bilhões de vezes mais massa do que o Sol da Terra. O outro é o buraco negro central da Via Láctea, conhecido como Sagitário A *, que fica a 26.000 anos-luz de distância e abriga 'apenas' 4,3 milhões de massas solares.

A equipe EHT olhou primeiro para o buraco negro do M87, que é um pouco mais fácil de resolver porque é menos variável em escalas de tempo curtas. O projeto espera obter imagens de Sagitário A * em breve, disseram membros da equipe EHT.

Essas imagens não representam o interior de um buraco negro, é claro; isso é impossível de arrancar sem estar dentro de um buraco negro, porque esses objetos engolem luz. Em vez disso, o EHT fornece uma silhueta do buraco negro, mapeando seu Horizonte de eventos , o ponto sem volta além do qual nada pode escapar.

As imagens do EHT mostram que a silhueta do buraco negro M87 é cercada por um anel brilhante de emissão - fótons disparados pelo plasma quente e em movimento rápido que gira em torno do objeto supermassivo. No novo estudo, Johnson e seus colegas sugerem que este anel é um recurso valioso para os astrônomos explorarem.

Teoria da relatividade geral de Einstein prevê que embutido no halo de emissão está um 'anel de fótons', que consiste em um ninho complexo de subaninos infinitos, determinaram os pesquisadores.

'Juntos, o conjunto de subanéis é semelhante aos quadros de um filme, capturando a história do universo visível visto do buraco negro', Johnson e seus colegas escreveram no novo artigo, que foi publicado online hoje (18 de março) no revista Science Advances .

Assistir a esse 'filme' pode revelar percepções importantes, porém elusivas, sobre os buracos negros e a natureza da gravidade, disseram os pesquisadores. Por exemplo, caracterizar os subanéis em detalhes pode ajudar os cientistas a identificar a massa e o spin de um buraco negro, as duas propriedades que definem esses objetos exóticos.

'Assim que você conhece esses dois parâmetros sobre o sistema, achamos que você sabe tudo o que há para saber sobre o buraco negro', disse Johnson.

As observações do EHT atualmente permitem o cálculo das massas dos buracos negros dentro de 10% ou mais do valor real, acrescentou ele, e não revelam muito sobre o spin. Mas tirar o projeto da Terra pode mudar as coisas significativamente.

Relacionado: Imagens: buracos negros do universo

Um telescópio maior que a Terra

O consórcio EHT, uma equipe internacional de cerca de 200 pesquisadores, há muito planejava levar a matriz até a fronteira final, desde que seu financiamento assim o permitisse. Afinal, telescópios maiores, incluindo aqueles conectados via VLBI, são mais poderosos.

Mas essa perspectiva há muito parece assustadora, pois os cálculos indicam que seriam necessários pelo menos meia dúzia de componentes baseados no espaço para melhorar consideravelmente o poder de resolução do EHT, disse Johnson.

O novo estudo, no entanto, sugere que a leitura dos subanéis não exigirá um dispêndio de recursos tão significativo. Os pesquisadores determinaram que mesmo um único satélite - ou apenas um instrumento projetado adequadamente a bordo de uma nave espacial pai - provavelmente resolveria o problema, desde que estendesse a pegada do EHT o suficiente no espaço.

'Mesmo, digamos, em órbita geossíncrona - isso é uma grande melhoria de resolução para o EHT', disse Johnson, referindo-se à faixa de espaço a cerca de 22.200 milhas (35.730 quilômetros) acima da superfície da Terra. 'E então, certamente, uma vez que você vá para a lua - é onde eu acho que realmente estaríamos olhando para uma ciência inteiramente nova.'

As assinaturas de subring devem ser bastante fáceis para um EHT estendido corretamente medir, ele acrescentou.

'Eles parecem quase mágicos', disse Johnson. 'Saímos desta situação em que era meio inimaginável aumentar a resolução das imagens EHT por um fator de dois. E agora estamos pensando, adicionando uma única linha baseada no espaço que é muito longa, podemos ser capazes de aumentar a resolução EHT por um fator de 100. '

Este marco potencial não está apenas ao virar da esquina, mas também pode não estar muito distante; Johnson disse que o EHT pode obter um componente espacial dentro de 10 anos ou mais, se tudo quebrar o caminho do projeto.

Mike Wall é o autor de ' Lá fora '(Grand Central Publishing, 2018; ilustrado por Karl Tate ), um livro sobre a busca por vida alienígena. Siga-o no Twitter @michaeldwall . Siga-nos no Twitter @Spacedotcom ou Facebook .

OFERTA: Economize pelo menos 56% com a nossa última oferta de revista!

Revista All About Space leva você em uma jornada inspiradora através de nosso sistema solar e além, da incrível tecnologia e espaçonave que permite à humanidade se aventurar em órbita, para as complexidades da ciência espacial. Ver oferta