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Event Horizon Telescope

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Event Horizon Telescope
Características
Tipo
observatório astronómico (en)
astronomical interferometer (en)
research collaboration (d)
international collaboration (d)
Telescópio(s)
Website

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O Event Horizon Telescope (EHT) é um projeto para criar um grande conjunto de telescópios, para formar uma rede global de radiotelescópios e combinar os dados de várias estações de interferometria de linha de base (VLBI) por toda a Terra. O objetivo é observar o ambiente nas imediações do buraco negro supermassivo Sagitário A*, no centro da Via Láctea, e também o buraco negro, ainda maior, no centro da galáxia elíptica supergigante Messier 87, com resolução angular comparável ao horizonte de eventos do buraco negro.[1][2][3][4][5]

A primeira imagem do buraco negro na galáxia Messier 87 foi publicada em 10 de abril de 2019.[6][7] Este buraco negro recebeu o nome de Pōwehi, que em Havaiano significa "fonte escura embelezada de criação interminável".[8] Os planos futuros envolvem melhorar a resolução do conjunto através da adição de novos telescópios e da realização de observações com comprimentos de onda mais curtos.[9][10] Em 12 de maio de 2022, os astrônomos revelaram a primeira imagem do buraco negro supermassivo no centro da Via Láctea, Sagittarius A*.[11]

Visão geral

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Localizações dos telescópios que compõem a matriz do EHT. Um mapa global mostrando os observatórios de rádio que formam a rede do Telescópio do Horizonte de Eventos (EHT), usada para capturar imagens do buraco negro central da Via Láctea, Sagitário A*. Os telescópios destacados em amarelo fizeram parte da rede do EHT durante as observações de Sagitário A* em 2017. Estes incluem o Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), o Atacama Pathfinder EXperiment (APEX), o telescópio IRAM de 30 metros, o Telescópio James Clark Maxwell (JCMT), o Grande Telescópio Milimétrico (LMT), o Array Submilimétrico (SMA), o Telescópio Submilimétrico (SMT) e o Telescópio do Polo Sul (SPT). Destacados em azul estão os três telescópios adicionados à Colaboração EHT após 2018: o Telescópio da Groenlândia, o NOrthern Extended Millimeter Array (NOEMA) na França, e o Telescópio de 12 metros ARO da Universidade do Arizona no Kitt Peak.

O EHT é composto de muitos observatórios de rádio ou instalações de radiotelescópios ao redor do mundo, a fim de produzir um telescópio de alta sensibilidade e alta resolução angular. Através da técnica de interferometria de linha de base muito longa (VLBI), muitas antenas de rádio independentes, separadas por centenas ou milhares de quilômetros, podem ser usadas em conjunto, para criar um telescópio virtual com um diâmetro efetivo equivalente ao do planeta inteiro.[12] O esforço inclui o desenvolvimento e a implementação de receptores submilimétricos de dupla polarização, padrões de frequência altamente estáveis para permitir interferometria de linha de base muito longa em 230-450 GHz, backends e gravadores de VLBI de maior largura de banda, bem como a agregação de novos sites de VLBI submilimétricos.[13]

Primeira imagem do horizonte de eventos de um buraco negro (M87*) capturada pelo Event Horizon Telescope.[14][9]

A cada ano, desde a sua primeira captura de dados em 2006, a matriz do EHT passou a adicionar mais observatórios à sua rede global de radiotelescópios. A expectativa era que a primeira imagem do buraco negro supermassivo da Via Láctea, Sagitário A*, fosse produzida em abril de 2017,[15][16] mas como o Telescópio do Polo Sul esteve fechado durante o inverno (abril a outubro), o envio de dados atrasou o processamento para dezembro de 2017, quando a remessa chegou.[17]

Imagem de raio X suavizada de Sgr A * (centro) e dois ecos de luz de uma explosão recente (circulada).

Os dados coletados em discos rígidos são transportados de avião (uma assim chamada sneakernet) a partir de vários telescópios para o Observatório Haystack do MIT em Massachusetts, EUA e para o Instituto Max Planck de Radioastronomia, em Bonn, Alemanha, onde os dados são correlacionados e analisados em um computador em grid constituído de cerca de 800 CPUs, todas conectadas através de uma rede de 40 Gbit/s.[18]

Resultados científicos

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O projeto EHT anunciou seus primeiros resultados em conferências de imprensa simultâneas em todo o mundo em 10 de abril de 2019.[19] O anúncio apresentou a primeira imagem direta de um buraco negro, que mostrou o buraco negro supermassivo no centro de Messier 87, designado provisoriamente por M87*.[9] Os resultados científicos foram apresentados em uma série de seis artigos publicados no The Astrophysical Journal Letters.[20] Katie Bouman, uma cientista de computação americana que era estudante de pós-graduação quando começou a trabalhar no projeto, apresentou uma palestra no TED em 2016 sobre os desafios no uso de algoritmos para reunir os dados de imagens de telescópios.[21]

A imagem forneceu um teste para a teoria geral da relatividade de Albert Einstein sob condições extremas.[12][16] Estudos anteriores já haviam testado a relatividade geral examinando os movimentos de estrelas e de nuvens de gás perto da borda de um buraco negro. No entanto, uma imagem de um buraco negro traz observações ainda mais próximas do horizonte de eventos.[22] A relatividade prevê uma região sombreada escura, causada por flexão gravitacional e captura de luz, que corresponde à imagem observada. O artigo publicado afirma: "No geral, a imagem observada é consistente com as expectativas para a sombra de um buraco negro giratório de Kerr como previsto pela relatividade geral".[23] Paul T.P. Ho, membro do Conselho do EHT, disse: "Quando tivemos a certeza de ter efetivamente capturado a sombra, pudemos comparar o nosso resultado com uma extensa biblioteca de modelos computacionais que incluem a física do espaço distorcido, matéria superaquecida e fortes campos magnéticos". Outro membro do EHT, Luciano Rezzolla afirmou que "A imagem observada se ajusta bem com a nossa compreensão teórica, nos deixando confiantes na interpretação de nossas observações, incluindo nossa estimativa da massa do buraco negro".[20]

A imagem também forneceu novas medições para a massa e o diâmetro do M87*. O EHT mediu a massa do buraco negro em aproximadamente 6,5 bilhões de massas solares e mediu o diâmetro do seu horizonte de eventos em aproximadamente 40 bilhões de quilômetros, aproximadamente 2,5 vezes menor que a sombra que ele projeta a partir do centro da imagem.[20][22] A partir da assimetria no anel, o EHT inferiu que a matéria no lado sul mais brilhante do disco está se movendo em direção à Terra, o observador. Isto se baseia na teoria de que matéria que se aproxima parece mais brilhante por causa de um efeito relativístico na luz em feixe. Observações anteriores do jato relativístico do buraco negro mostraram que o seu eixo de rotação está inclinado em um ângulo de 17° em relação à linha de visão do observador. A partir dessas duas observações, o EHT concluiu que o buraco negro gira no sentido horário, como visto da Terra.[24]

Instituições

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Um diagrama esquemático do mecanismo VLBI do EHT. Cada antena, espalhada por grandes distâncias, possui um relógio atômico extremamente preciso. Sinais analógicos coletados pela antena são convertidos em sinais digitais e armazenados em discos rígidos, juntamente com os sinais de tempo fornecidos pelo relógio atômico. Os discos rígidos são então enviados para um local central para serem sincronizados. Uma imagem de observação astronômica é obtida processando os dados coletados em vários locais.

Algumas das instituições que contribuem com o EHT são:[25]

Referências
  1. ↑ Falcke, Heino; Melia, Fulvio; Agol, Eric (1 de janeiro de 2000). «Viewing the Shadow of the Black Hole at the Galactic Center». The Astrophysical Journal Letters. 528: L13–L16. doi:10.1086/312423 – via NASA ADS 
  2. ↑ Bromley, Benjamin C.; Melia, Fulvio; Liu, Siming (1 de julho de 2001). «Polarimetric Imaging of the Massive Black Hole at the Galactic Center». The Astrophysical Journal Letters (em inglês). 555: L83–L86. doi:10.1086/322862 – via NASA ADS 
  3. ↑ «Página principal do Projeto EHT» (em inglês). Cópia arquivada em 11 de abril de 2019 
  4. ↑ Overbye, Dennis (8 de junho de 2015). «Black Hole Hunters» (em inglês). NASA. Consultado em 8 de junho de 2015 
  5. ↑ Overbye, Dennis; Corum, Jonathan; Drakeford, Jason (8 de junho de 2015). «Video: Peering Into a Black Hole». The New York Times (em inglês). ISSN 0362-4331. Consultado em 9 de junho de 2015 
  6. ↑ «Focus on the First Event Horizon Telescope Results - The Astrophysical Journal Letters - IOPscience». iopscience.iop.org. Consultado em 10 de abril de 2019 
  7. ↑ Overbye, Dennis (10 de abril de 2019). «Black Hole Picture Revealed for the First Time». The New York Times (em inglês). ISSN 0362-4331. Consultado em 10 de abril de 2019 
  8. ↑ Chan, Tracy (10 de abril de 2019). «Hawaii Telescopes Helped Capture the First Image of a Black Hole—and It Has a Hawaiian Name». Hawaii Magazine (em inglês). Cópia arquivada em 11 de abril de 2019 
  9. ↑ a b c The Event Horizon Telescope Collaboration (10 de abril de 2019). «First M87 Event Horizon Telescope Results. I. The Shadow of the Supermassive Black Hole». The Astrophysical Journal Letters. 875 (1): L1. Bibcode:2019ApJ...875L...1E. arXiv:1906.11238Acessível livremente. doi:10.3847/2041-8213/ab0ec7 
  10. ↑ Susanna Kohler. «First Images of a Black Hole from the Event Horizon Telescope». AAS Nova. Consultado em 10 de abril de 2019 
  11. ↑ Overbye, Dennis. «Has the Milky Way's Black Hole Come to Light? – The Event Horizon Telescope reaches again for a glimpse of the 'unseeable'.». The New York Times. Consultado em 12 de maio de 2022 
  12. ↑ a b «Event Horizon Telescope Will Probe Spacetime's Mysteries» 
  13. ↑ «MIT Haystack Observatory: Astronomy Wideband VLBI Millimeter Wavelength». www.haystack.mit.edu 
  14. ↑ «Black Hole Picture Revealed for the First Time - Astronomers at last have captured an image of the darkest entities in the cosmos - Comments» 
  15. ↑ «Event horizon snapshot due in 2017» 
  16. ↑ a b «How to hunt for a black hole with a telescope the size of Earth». Nature. 543. Bibcode:2017Natur.543..478C. PMID 28332538. doi:10.1038/543478a 
  17. ↑ «EHT Status Update, December 15 2017». eventhorizontelescope.org 
  18. ↑ «Massive telescope array aims for black hole, gets gusher of data» 
  19. ↑ «Media Advisory: First Results from the Event Horizon Telescope to be Presented on April 10th» 
  20. ↑ a b c «Astrônomos obtêm primeira imagem de um buraco negro». European Southern Observatory. 10 de abril de 2019. Cópia arquivada em 11 de abril de 2019 
  21. ↑ Chappell, Bill (10 de abril de 2019). «Earth Sees First Image Of A Black Hole». National Public Radio (em inglês). Cópia arquivada em 11 de abril de 2019 
  22. ↑ a b «The first picture of a black hole opens a new era of astrophysics» 
  23. ↑ «The nature of M87: EHT's look at a supermassive black hole». Astronomy 
  24. ↑ Kohler, Susanna (10 de abril de 2019). «First Images of a Black Hole from the Event Horizon Telescope» (em inglês). The American Astronomical Society. Cópia arquivada em 11 de abril de 2019 
  25. ↑ «Affiliated Institutes». eventhorizontelescope.org (em inglês) 

Leituras adicionais

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Ligações externas

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  • [www.eventhorizontelescope.org «Sítio oficial»] Verifique valor |url= (ajuda) 
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