Imagem mais nítida mostra buraco negro M87 bem mais magro

Redação do Site Inovação Tecnológica - 13/04/2023

Comparação da imagem gerada em 2019 (esquerda) com a gerada agora por um novo algoritmo que processou os mesmos dados originais.
[Imagem: Lia Medeiros et al. - 10.3847/2041-8213/acc32d]

Buraco negro mais nítido

A pesquisadora brasileira Lia Medeiros liderou uma equipe que aplicou uma nova técnica aos dados originais para gerar uma imagem mais nítida do Powehi, o primeiro buraco negro a ser "fotografado".

O buraco negro está no centro da galáxia Messier 87, na constelação da Virgem, a 55 milhões de anos-luz da Terra e sua primeira imagem foi gerada em 2017. Uma segunda imagem, melhor trabalhada, foi divulgada em 2019.

Essas imagens, porém, estão longe de serem fotografias. Na verdade, elas são fruto de um complexo e detalhado trabalho de interpretação dos dados gerados pelo EHT, um radiotelescópio virtual do tamanho da Terra, criado com a interligação de oito radiotelescópios por meio de uma técnica chamada interferometria de linha de base muito longa (VLBI, sigla do inglês para Very-Long-Baseline Interferometry) - os vários telescópios são sincronizados e tiram proveito da rotação do nosso planeta para formar um enorme telescópio de tamanho planetário.

Mas, dadas as dificuldades técnicas e operacionais de operar um telescópio do tamanho da Terra, os astrônomos que fizeram as interpretações dos dados já sabiam que haviam alguns "hiatos" nesses dados, como peças faltando de um quebra-cabeça.

Agora, os pesquisadores usaram um novo algoritmo, chamado PRIMO (PRIncipal-Component Interferometric Modeling) para reinterpretar os dados e tentar fechar os buracos. A imagem ficou mais nítida, mas o principal resultado é que o anel do buraco negro é muito mais fino do que se calculava.

"Com nossa nova técnica de aprendizado de máquina, PRIMO, conseguimos atingir a resolução máxima da atual matriz [de telescópios]," disse Lia, atualmente no Instituto de Estudos Avançados, nos EUA. "Como não podemos estudar os buracos negros de perto, o detalhe de uma imagem desempenha um papel crítico em nossa capacidade de entender seu comportamento. A largura do anel na imagem agora é menor em cerca de um fator de dois, o que será uma restrição poderosa para nossos modelos teóricos e testes de gravidade."

À esquerda, a imagem anterior do buraco negro. No centro, o resultado direto do processamento pela nova técnica. À direita, a imagem produzida pelo software borrada para atingir a resolução do EHT.
[Imagem: Lia Medeiros et al. - 10.3847/2041-8213/acc32d]

Buraco negro mais nítido

O resultado direto do PRIMO é um buraco negro bem magrinho, contrastando com o aspecto borrado das primeiras imagens. Mas a equipe precisou adicionar as imprecisões do telescópio virtual, o que resultou em um Powehi não tão fino, mas bem mais nítido do que o original.

A nova imagem deve levar a determinações mais precisas da massa do buraco negro e dos parâmetros físicos que determinam sua aparência atual. Os dados também fornecem uma oportunidade para os pesquisadores colocarem maiores restrições nas alternativas ao horizonte de eventos (com base na depressão de brilho central mais escura) e realizarem testes de gravidade mais robustos (com base no tamanho do anel mais estreito).

"A imagem de 2019 foi só o começo," afirmou Lia. "Se uma imagem vale mais que mil palavras, os dados subjacentes a essa imagem têm muito mais histórias para contar. O PRIMO continuará a ser uma ferramenta crítica na extração de tais insights."

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