Dois anos atrás, astrônomos registraram a primeira imagem direta de um buraco negro. E agora que o tempo passou, uma campanha de observação coordenada do objeto está aumentando nossa compreensão desse buraco negro e seus arredores — bastante tumultuados, diga-se de passagem.

Localizado no centro da galáxia elíptica M87, o buraco negro supermassivo carrega a massa de 6,5 bilhões de Sóis. Em abril de 2019, o trabalho conjunto do Telescópio de Horizonte de Eventos (EHT, na sigla em inglês) divulgou uma imagem do objeto, o que certamente foi uma conquista sem precedentes para os astrônomos.

Nossa compreensão do buraco negro M87 deu um salto importante devido a uma extensa campanha de observação de múltiplos comprimentos de onda do objeto, cujos detalhes agora aparecem no Astrophysical Journal Letters. Essa campanha ocorreu de março a abril de 2017 e envolveu 760 cientistas de quase 200 instituições em todo o mundo.

As perspectivas do buraco negro M87 em diferentes comprimentos de onda espectrais. Imagem: NASA/ESA/ESO/NAOJ/NRAO/CXC/EHT

Um total de 19 observatórios diferentes foram usados ​​durante a campanha, incluindo o Telescópio Espacial Hubble, o Observatório de Raios-X Chandra, o Observatório Neil Gehrels Swift e o Telescópio Espacial Fermi de raios gama. Juntos, esses observatórios varreram todo o espectro eletromagnético, oferecendo observações do buraco negro M87 em ondas de rádio, luz visível, raios X e raios gama.

“Sabíamos que a primeira imagem direta de um buraco negro seria inovadora. Mas para obter o máximo desta imagem notável, precisávamos saber tudo o que podíamos sobre o comportamento do buraco negro naquele momento, observando todo o espectro eletromagnético”, explicou Kazuhiro Hada, co-autor do estudo e astrônomo do Observatório Astronômico Nacional do Japão, no comunicado da NASA.

Um vídeo mostra o poder dessa abordagem de vários comprimentos de onda. Ele começa com a agora icônica imagem do buraco negro do M87 e lentamente volta para expor todo o espetáculo ao seu redor. A escala é mostrada em anos-luz, e cada observatório recebe crédito por sua contribuição específica. As comparações lado a lado também são mostradas, revelando vistas do buraco negro conforme a imagem em ondas de rádio, luz visível e raios-X. A parte final do vídeo mostra o buraco negro e seu jato em raios gama, vistos pelo telescópio Fermi.

O jato de alta velocidade é uma característica marcante deste e de muitos outros buracos negros supermassivos. Esses jatos são resultado de forças gravitacionais pesadas e se movem a velocidades próximas à da luz. Os jatos também produzem intensidades variadas de luz em todo o espectro, e os cientistas estão ansiosos para estudar seus padrões complexos, pois são indicativos do giro do buraco negro, produção de energia e outras propriedades.

Mas essa não é uma tarefa simples, pois as variáveis ​​mudam constantemente ao longo do tempo. A nova pesquisa, por meio de sua campanha coordenada, foi uma tentativa de superar essa limitação e capturar um instantâneo de vários comprimentos de onda do buraco negro usando dados capturados por todos esses observatórios aproximadamente ao mesmo tempo. E, de fato, esta é agora a “maior campanha de observação simultânea já realizada em um buraco negro supermassivo com jatos”, de acordo com a agência espacial dos EUA.

Os resultados podem melhorar os testes da Teoria da Relatividade Geral de Einstein e fornecer uma melhor compreensão dos jatos e sua possível associação com os raios cósmicos.

“Os jatos conseguem transportar a energia liberada pelo buraco negro em escalas maiores que a galáxia hospedeira, como um enorme cabo de força. Nossos resultados nos ajudarão a calcular a quantidade de energia transportada e o efeito que os jatos do buraco negro têm em seu ambiente”, afirma Sera Markoff, co-autora do estudo e astrônoma da Universidade de Amsterdã, na Alemanha.

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Mais pesquisas serão necessárias. No entanto, a boa notícia é que o EHT iniciou uma nova campanha de observação esta semana. E ela será ainda maior, já que agora inclui o telescópio Kitt Peak, no Arizona, o Northern Extended Millimeter Array (NOEMA), na França, e o Telescópio da Groenlândia. Os resultados da campanha observacional de 2021 provavelmente não estarão disponíveis tão cedo, mas mal podemos esperar para ver o que os futuros estudos nos reservam, incluindo como o buraco negro M87 mudou durante os últimos quatro anos.