Conheça os caçadores de buracos negros e tente entender o que eles buscam

O projeto de Sheperd Doeleman de tirar a primeira fotografia de um buraco negro não estava indo bem. Para começar, o telescópio vivia se enchendo de neve.giphy

Durante duas semanas no final de março, o Sierra Negra, um vulcão extinto de 4.500 metros também conhecido como Tliltepetl na paisagem do sul do México, era o centro nervoso do maior telescópio já concebido, uma rede de antenas que vão da Espanha ao Havaí e ao Chile.

Conhecido como Telescópio do Horizonte de Eventos, batizado em função do ponto sem retorno em um buraco negro, sua função é ver o que até agora não pôde ser visto: um círculo negro incrivelmente pequeno, uma sombra minúscula no brilho da radiação no centro da galáxia Via Láctea. É ali que os astrônomos acreditam estar escondido um buraco negro supermaciço, um alçapão pelo qual o equivalente a quatro milhões de sóis desapareceram.

Albert Einstein disse um dia que a natureza não é mal-intencionada, é apenas sutil. Mas ela adora uma boa briga.

Se Doeleman, pesquisador de 48 anos do Observatório Haystack, do Instituto de Tecnologia de Massachusetts, e do Centro de Astrofísica Harvard-Smithsonian, e seus colegas tiverem êxito, as imagens que capturarem ficará para sempre nos livros didáticos como prova definitiva da previsão mais esquisita de Einstein: a de que o espaço-tempo poderia ser curvar como o manto de um mágico ao redor de objetos maciços e fazê-los desaparecer do universo.

Em suma, que os buracos negros – objetos tão densos que nem mesmo a luz consegue escapar de suas garras – são reais. Que o espaço e tempo como conhecemos pode chegar ao fim bem diante de nossos narizes.

Inversamente, eles poderiam produzir a primeira indicação de que a teoria da gravidade de Einstein, a relatividade geral, a regra das regras do universo, precisa ser ajustada pela primeira vez desde que foi apresentada cem anos atrás.

“Estamos em cima do muro”, contou Doeleman, que levou oito anos para realizar essa iniciativa, certa tarde em um escritório em Serdan, cidadezinha ao sopé do vulcão.

O centro da Via Láctea, a 26 mil anos-luz daqui, coincide com uma fonte fraca de sinal de rádio chamado Sagitário A*. Astrônomos que acompanham as órbitas das estrelas circulando o centro da galáxia conseguiram calcular que a coisa que está no centro tem a massa de quatro milhões de sóis. Porém, não emite luz visível nem infravermelha.

Se não for um buraco negro, nem Einstein nem ninguém mais sabe o que pode ser.

“Até agora essa é a prova mais forte de um horizonte de eventos”, afirmou Doeleman, usando o nome para a fronteira de um buraco negro, o ponto a partir do qual não existe mais volta.

O Telescópio do Horizonte de Eventos envolve 20 universidades, observatórios, instituições de pesquisa, agências do governo e mais de cem cientistas. Entre outras coisas, para manter os radiotelescópios na rede adequadamente sincronizados, eles tiveram de equipá-los com novos relógios atômicos, com a precisão de um segundo a cada cem milhões de anos, e novos receptores de ondas curtas.

A rodada de observação em março foi a primeira em que o grupo teria telescópios suficientes – sete radiotelescópios em montanhas – para começar a esperar um vislumbre do buraco negro. Eles teriam cinco chances durante um período de duas semanas.

A cada noite, esperavam ter dois buracos negros à vista: Sagitário A* e outro em uma galáxia gigante chamada M87, que segura o enorme aglomerado de Virgem de galáxias a quase 50 milhões de anos-luz de distância.

Se tudo desse certo – se todos os elementos da teia de aranha de clima e eletrônicos de Doeleman e a temporização superprecisa se mantivessem no lugar – eles veriam que qualquer frente de onda chegaria trazendo as marcas da interferência, um padrão complicado de cristas e vales – “franjas” no jargão astronômico. Com franjas suficientes destoando dos dados de referência indo em direções diferentes pelo céu dos vários observatórios, os astrônomos poderiam reconstruir um mapa do que estivesse acontecendo lá, a milhares de milhões de anos-luz de distância.

Ver até mesmo uma franja diferente do parâmetro seria um triunfo – significaria que estavam conquistando a resolução necessária para fazer uma imagem detalhada de Sagitário A* e ver se parece um buraco negro.

A tristeza do encanador

A primeira peça da teia de aranha de Doeleman a quebrar foi o radiotelescópio no Chile. A falha acrescentava um ônus ao telescópio mexicano.

Sierra Negra era uma escolha natural como o ponto de apoio do Telescópio do Horizonte de Eventos. Sua localização é central e conta com o Grande Telescópio Milimétrico ali instalado, com seu disco gigante projetado para comprimentos de onda curtos, sendo o radiotelescópio mais sensível na rede.

Durante um teste prático preliminar, no entanto, os astrônomos descobriram que o novo receptor do telescópio sofria com um misterioso zumbido elétrico.

Vários dias de reparos não conseguiram fazer o zumbido sumir. “Somos apenas encanadores aqui”, Doeleman disse uma manhã.

Quando a equipe fez a terceira tentativa, a atmosfera na sala de controle estava quase eufórica quando o telescópio subiu para a posição, mirando o buraco negro na feroz galáxia M87.

Doeleman digitou em seu laptop que o Grande Telescópio Milimétrico estava coletando dados. Enfim.

“A hora é esta”, ele disse a Gopal Narayanan, da Universidade de Massachusetts, que acabara de voltar de casa. “A hora é esta, Gopal. É importante. É por isso que estamos aqui.”

Radiante, ele acrescentou que “vamos conseguir uma imagem do buraco negro. É por isso que estamos aqui. É isto. Estamos conseguindo”.

Uma hora mais tarde, o clima piorou e eles tiveram de guardar o telescópio para que a neve não entrasse.

Pouco antes do amanhecer, cinco longas horas mais tarde, o clima limpou o suficiente para o telescópio voltar à rede, agora focada no centro da Via Láctea.

Houve comemorações, mas duas horas depois, o sol havia ficado alto demais para que pudessem continuar. O grupo do buraco negro agora se tornara uma corrida contra o tempo e o clima. Na noite seguinte, o telescópio ficou completamente fechado por causa do tempo.

Saindo de cena

Doeleman foi para casa para que sua equipe estive em boa forma para continuar, enquanto ele acompanhava pelo laptop e via Skype. Narayanan desmontou o receptor e descobriu que vibrações mecânicas produziam o barulho problemático, problema resolvido com fita adesiva. Afinal, como ele ressaltou, uma fita similar ajudou a salvar a Apollo 13.

Naturalmente, foi então que as coisas começaram a funcionar.

Agora restava apenas a última oportunidade oficial de acionar aquela teia de aranha.

Eles se ligaram ao Telescópio do Horizonte de Eventos, primeiro em Virgem, depois em Sagitário, coletando dados até o amanhecer. A seguir, alguns dos astrônomos saíram e foram tirar fotos diante do telescópio.

De longe, Doeleman curtia seu momento. “Eu não estava lá. Às vezes, o melhor é sair de cena”, ele contou posteriormente.

Aquela noite marcou o final da rodada de observação oficial do Telescópio do Horizonte de Eventos, mas acabou acontecendo um bis. Califórnia, Arizona e México estavam disponíveis por mais uma noite. Segundo Laura Vertatschitsch, uma das pesquisadoras de pós-doutorado de Doeleman no Centro de Astrofísica, aquela foi a melhor noite de todas.

“Foi o melhor clima de todos os dias”, ela contou. O receptor de Narayanan conseguia fazer o apontamento sozinho.

“Eu só precisava sair. Nas duas últimas noites, as nuvens foram embora. Tudo ficou maravilhoso no Telescópio do Horizonte de Eventos”, disse Doeleman.

Neste ano, o centésimo desde que Einstein apresentou a teoria da relatividade geral, o calendário está apinhado de reuniões e celebrações dedicadas à teoria. Talvez durante essa festa que vai durar um ano, os astrônomos consigam finalmente saber se a sombra escura da eternidade está sorrindo para nós através das nuvens de estrelas de Sagitário.

Os computadores já estão processando.

No final de abril, chegou um e-mail à colaboração do Horizonte de Eventos, denso com gráficos, resultado do trabalho de correlacionar as observações de uma noite entre duas montanhas – Sierra Negra e Mauna Kea, no Havaí.

Eles mostraram sinais impressionantes de um padrão de interferência. As franjas estavam ali. A teia de aranha se manteve.

“Eu não sabia que seria capaz de segurar o fôlego por tanto tempo”, disse Doeleman.

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