Em 1919, a agora famosa expedição de Eddington aventurou-se a ver se a gravidade pode dobrar a luz
- um teste importante da teoria geral da relatividade de Einstein.
Ao ver um eclipse solar total, eles mostraram que o Sol mudou o caminho da luz das estrelas, como previsto
- a tornar Einstein e sua teoria mundialmente famosos.
Agora, um século depois, os cientistas partiram de novo
para locais ainda mais remotos espalhados por quatro continentes.
Eles vão mais uma vez empurrar os limites do conhecimento astronómico,
e testar a mesma teoria de um modo que Einstein nunca poderia ter imaginado.
Seu objetivo: tirar uma foto de um buraco negro, algo tão ambicioso que parecia impossível...
até agora!
A história dos buracos negros começa como um quebra-cabeça.
Em 1915, Karl Schwarzschild notou que a então nova teoria da relatividade geral, de Einstein,
previa a existência de objetos estranhos conhecidos como “singularidades”.
Eram lugares onde suas novas equações descrevendo a gravidade pareciam enlouquecer.
Dentro deles havia um lugar bizarro onde o tempo parou e o espaço se tornou infinito...
Na época, muitos cientistas, inclusive Einstein,
considerou-os demasiado estranhos para valer a pena investigar seriamente.
Ao longo dos cem anos desde então, no entanto,
evidências se acumularam a indicarem que singularidades existem em nosso Universo...
...como buracos negros.
Um buraco negro é o objeto mais misterioso do Universo.
É onde a matéria chega a um espaço tão pequeno e é tão denso
que a força da gravidade impede que a luz escape.
Agora esta é uma porta de mão única do nosso Universo.
Nós sabemos que eles se assentam nos corações das galáxias
e se movem conforme estas galáxias se expandem e como morrem, e tragam gás e estrelas.
Também são estes objetos incrivelmente enigmáticos e misteriosos
que vivem nas fronteiras entre nossas duas grandes teorias da física:
a relatividade geral, que descreve a gravidade,
e a mecânica quântica, que descreve as menores coisas do mundo.
Se quiseres fazer um teste das teorias fundamentais do Universo
queres ir para os laboratórios mais extremos do Universo,
e um buraco negro é isto.
Mas observar este mais extremo laboratório requer um instrumento extremo.
A imensa gravidade dos buracos negros é um obstáculo para visualizá-los diretamente.
Nenhuma luz pode escapar a eles e eles são pequenos -
e esmagam grandes quantidades de matéria em pequenos pontos de escuridão.
Mesmo quando a existência destes objetos mais estranhos se tornou mais amplamente aceita,
vê-los diretamente permaneceu um sonho impossível.
De fato, para conseguir a resolução necessária para ver os buracos negros diretamente,
um único telescópio precisaria ser do tamanho do planeta Terra
- claramente grande demais para ser viável.
Em vez disso, os astrónomos estudaram por décadas os efeitos que os buracos negros têm sobre a matéria ao seu redor.
Porém o sonho de se obter provas mais concretas destes objetos exóticos
era tentador demais para ser simplesmente esquecido.
Todos nós entendemos, do ponto de vista matemático, que existem buracos negros,
mas realmente ver algo é uma experiência muito intensa
e eu acho importante para a ciência e também para nós acreditarmos nela.
No final dos anos 60, uma nova técnica mudou a astronomia.
Chamada de Interferometria de Longa Linha de Base, ela permitiu que vários telescópios observassem como uma equipe
- a criar um telescópio maior, "virtual", que pudesse superar as limitações do tamanho do telescópio.
Conforme este método se espalhou, ficou claro que a imagem direta de um buraco negro era uma possibilidade real.
Em 2009, o projeto do Telescópio do Horizonte de Eventos, o EHT, nasceu
para atingir este objetivo emocionante.
A colaboração do Telescópio do Horizonte de Eventos é uma colaboração de cientistas de todo o mundo
de diversos países, continentes e instituições
para fazer um telescópio do tamanho da Terra, dando-nos a maior resolução existente
que atualmente é possível com telescópios de qualquer tipo.
Ficou claro desde o início que o EHT enfrentaria obstáculos únicos.
Mas "ver é acreditar", e a equipe se dedicou a revelar um buraco negro pela primeira vez.
Para criá-lo, oito telescópios em todo o mundo foram interligados.
O ESO desempenha um papel fundamental em dois desses telescópios, ambos localizados no Planalto do Chajnantor no Chile:
Matriz do Atacama Grande Milímetro / Submilimetro - ALMA -
e o Atacama Pathfinder Experiment, conhecido como APEX.
Os outros telescópios que compõem o EHT são o telescópio IRAM de 30 metros na Espanha,
o Grande Telescópio Milimétrico no México,
o telescópio Submillimeter no Arizona,
o Telescópio James Clerk Maxwell
e o Submillimeter Array, ambos no Havaí,
e finalmente o Telescópio do Pólo Sul na Antártida.
Juntos, eles podem alcançar uma resolução equivalente à leitura de um jornal em Paris enquanto estão sentados em Nova York.
Os imensos desafios do projeto logo ficaram claros.
Os telescópios, todos instrumentos altamente avançados por si só, não foram construídos para trabalhar juntos.
Fazendo-os trabalhar juntos, como um interferômetro interconectado exigia uma equipe enorme.
Esses são engenheiros, observadores, teóricos e todos trabalham juntos,
não apenas para imaginar o horizonte de eventos de um buraco negro, mas também para entender o que estamos vendo.
O projeto reuniu mais de 200 cientistas de mais de 100 instituições,
todos tiveram que tocar de ouvido quando construíram essa nova organização.
Coordenar uma equipe tão grande espalhada pelo mundo foi apenas um dos muitos desafios significativos.
Com um projeto que estabelece novos padrões para a criatividade humana, há muito espaço para que as coisas corram mal.
E, um após o outro, eles fizeram ...
Falhas de equipamento ... falhas de energia ... Não há discos rígidos suficientes para armazenar dados ...
Acredite ou não, em um ponto, alguns dos cientistas foram até mantidos sob a mira de uma arma durante suas observações ...
Logo o projeto estava em apuros ...
As localizações do telescópio também apresentaram enormes desafios práticos.
Os ambientes que são melhores para ver o céu noturno são frequentemente os lugares mais difíceis de construir observatórios.
Os telescópios do EHT não são exceção.
Seus locais remotos estão espalhados por quatro continentes,
incluindo observatórios no estéril Deserto do Atacama Chileno,
em um planalto gelado na Antártida
e no topo de um vulcão adormecido no Havaí.
Todos esses telescópios estão localizados longe da civilização,
onde as luzes da cidade não poluem os céus da noite.
Mas, para os astrônomos que se aventuraram aos telescópios para levar os dados,
o isolamento foi o menor dos seus problemas.
Lugares muito secos em altas altitudes são ideais para observações,
já que evitam o vapor de água na atmosfera interferindo na luz dos objetos astronômicos.
ALMA e APEX estão localizados no Planalto Chajnantor,
a uma altitude de 5000 metros no árido Deserto do Atacama Chileno,
um lugar tão inóspito que serve como campo de testes para os exploradores de Marte.
As pessoas que trabalham aqui tiveram que usar tanques de oxigênio, pois o ar é rarefeito demais para respirar.
Os perigos da doença da altitude também foram compartilhados por observadores no Telescópio James Clerk Maxwell
e o Submillimeter Array localizado perto do cume do vulcão adormecido Mauna Kea.
Neste local exposto acima do nível do mar,
astrônomos corriam risco de desidratação grave e insolação.
No extremo oposto da escala de temperatura,
observadores no Telescópio do Polo Sul na Antártida
teve que suportar temperaturas abaixo de zero por longos períodos de tempo.
Aqui, havia desafios únicos;
no inverno o Sol nunca se eleva acima do horizonte,
criando uma única noite que dura meses.
Maravilhoso para os telescópios, mas tem um impacto psicológico nos humanos.
Noites sem dormir foram passadas trabalhando nessas regiões hostis.
Depois de quase uma década de preparação, o EHT estava finalmente pronto
usar todos os oito telescópios como um único instrumento.
Em 5 de abril de 2017, o EHT visou pela primeira vez o objetivo escolhido, M87 *,
o buraco negro no centro da enorme galáxia Messier 87, a cerca de 55 milhões de anos-luz da Terra.
Tentando espiar o coração escuro de uma galáxia a dezenas de milhões de anos-luz de distância
pode parecer uma escolha estranha.
Existem muitos buracos negros perto de casa.
Mas o M87 * foi cuidadosamente selecionado.
Ele tinha duas grandes vantagens:
É um dos maiores buracos negros conhecidos,
dando aos astrônomos uma chance melhor de vê-lo do que buracos negros menores em nossa vizinhança;
e não é muito longe ao norte ou ao sul no céu
- crucial se os telescópios em todo o mundo tiverem que observá-lo ao mesmo tempo.
Quando aquelas noites sem sono de observação terminaram, uma nova fase de trabalho começou.
Para descobrir o que eles tinham visto
os cientistas tiveram que combinar meticulosamente e analisar os dados.
Dois centros de computação, um na Europa e um nos EUA.
combinou uma quantidade impressionante de dados
- cerca de 350 terabytes por dia de cada telescópio.
Os dados tiveram que ser sincronizados por relógios atômicos tão precisos
que eles perdem apenas 1 segundo a cada 10 milhões de anos
e depois transportados em discos rígidos cheios de hélio especializados.
Transportar esta carga preciosa pode parecer uma solução de baixa tecnologia,
mas as unidades continham tantos dados que movê-las à mão era,
às vezes, a transmissão de dados mais rápida da história.
Depois de incontáveis ​​horas de trabalho sobre os dados, uma imagem começou a tomar forma.
Essa imagem diria a centenas de cientistas se décadas de trabalho haviam alcançado o inatingível,
ou tinha sido em vão.
Embora os buracos negros sejam completamente escuros,
eles influenciam o caminho dos fótons que viajam em sua vizinhança
e deixar uma assinatura inconfundível na luz do disco de acreção em torno do buraco negro
- um grande disco de matéria gradualmente se aproximando em direção ao seu hospedeiro.
A matéria infalling torna-se muito concentrada,
causando fricção para aquecê-lo para formar um plasma brilhante.
O caminho da luz emitida por esse gás incandescente é determinado pelo buraco negro:
a luz passando por perto é dobrada pela enorme gravidade, contornando as bordas,
mas a luz passando muito perto é capturada, para nunca mais escapar.
Visto da Terra com radiotelescópios,
esses efeitos se manifestam como a sombra de um buraco negro
- uma região central escura recortada contra o plasma luminoso.
Após dois anos de cálculos meticulosos, a imagem finalmente estava pronta…
Embora tirado da distância impressionante de 55 milhões de anos-luz,
a imagem revelou uma estrutura em forma de anel com uma região central escura.
Pela primeira vez na história: a sombra de um buraco negro!
E então nós olhamos para a nossa primeira fonte e vemos esse anel.
Nós vemos o horizonte de eventos e vemos aquela sombra, aquela região escura e você sabe imediatamente
nós estamos olhando para um horizonte de eventos em um buraco negro de todos os lados de uma vez nessa coisa.
Nós vemos em uma região onde o tempo pára.
Esta é uma parte muito diferente do universo que estamos vendo pela primeira vez.
Quero dizer isso é exatamente o que estamos procurando, mas depois de oito anos
e todo aquele longo processo, algumas semanas de imagens e eles nos mostraram exatamente o que queríamos.
Eu não pude acreditar.
Bem, eu tenho que dizer que assumiu uma nova importância agora,
como nós realmente temos imagens que se parecem com as simulações.
Há uma extraordinária confluência entre teoria e experimento
e promete tremendas inovações no horizonte.
Esta conquista histórica é um marco importante na nossa compreensão em evolução do Universo,
e também estabelece um novo precedente para colaboração global em pesquisa científica.
Uma das coisas mais edificantes para mim é a equipe que construímos,
e o fato de que estamos fazendo algo que as pessoas nos disseram era impossível,
e quando você no final do dia faz algo que as pessoas dizem que você não pode fazer é uma sensação incrível,
e acho que toda a equipe está muito orgulhosa de termos conseguido algo assim.
Não é só para nós, é para todos.
À medida que o EHT é expandido
isso nos permitirá investigar as questões profundas que atraem pesquisadores para os buracos negros:
Até que ponto nossas leis da física se sustentam nas condições mais extremas que conhecemos?
Como funcionam as mecânicas de gás, radiação e partículas em torno de um buraco negro?
Quais teorias estão corretas e quais vão se decompor com observações mais precisas?
Só o tempo dirá quais os mistérios que o EHT irá desvendar em seguida.
Transcrito pelo ESO; traduzido por -