Constelação de pequenos satélites pode revelar buracos negros como nunca antes!

"Atualmente, características abaixo de um certo tamanho simplesmente não podem ser capturadas em imagens."

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Por Tereza Pultarova

Traduzido por Marco Centurion

Uma segunda imagem de M87*, o primeiro buraco negro visto pela humanidade, como apareceu em abril de 2018. (Crédito da imagem: Colaboração EHT)

Pesquisadores na Coreia do Sul estão desenvolvendo uma constelação de satélites que poderá revelar o que acontece nas proximidades de buracos negros supermassivos de maneira inédita.

A constelação, chamada Capella, é uma criação do professor de astronomia Sascha Trippe, da Universidade Nacional de Seul. Especialista em buracos negros, Trippe tem se frustrado com as limitações dos instrumentos atuais para observar buracos negros e teme que, sem avanços tecnológicos significativos, as pesquisas possam em breve chegar a um impasse.

Quando a primeira imagem de um buraco negro supermassivo, localizado no centro da galáxia Messier 87, a cerca de 55 milhões de anos-luz da Terra, foi apresentada ao mundo em 2019, o frisson foi geral! Ela mostrou um anel brilhante em forma de donut, cercando uma mancha escura enigmática. Essa imagem confirmou a existência dos buracos negros, esses fenômenos gravitacionais tão extremos que nem mesmo a luz pode escapar deles. Em 2022, foi revelada a imagem do buraco negro no centro da nossa própria galáxia, a Via Láctea.

Por mais cativantes que essas imagens sejam, para pesquisadores como Trippe, elas estão longe de ser perfeitas. Essas imperfeições são resultado das limitações do Telescópio do Horizonte de Eventos (EHT, na sigla em inglês), uma rede global de radiotelescópios que funciona como um observatório planetário único graças à técnica de interferometria de linha de base muito longa.

"O problema é que, a qualquer momento, cada par de antenas [do EHT] mede apenas um ponto da imagem alvo. O resultado é uma imagem que está em sua maior parte vazia e requer muito processamento. Por essa razão, perdemos muitas estruturas, porque características abaixo de um certo tamanho simplesmente não podem ser capturadas em imagens."

disse Trippe ao Space.com.

Por exemplo, os astrônomos sabem que um jato poderoso de gás quente é lançado do buraco negro da Messier 87 à velocidade da luz. No entanto, esse jato não pode ser visto na famosa imagem de 2019.

Uma maneira de melhorar a resolução das imagens de buracos negros é medir emissões de sinais de rádio de frequências mais altas e, portanto, com comprimentos de onda menores. Contudo, isso é impossível a partir da superfície da Terra, já que o vapor d'água presente na atmosfera absorve principalmente esse tipo de sinal.

Radiotelescópios em satélites teriam uma visão desobstruída dessa radiação. Eles também resolveriam dois problemas adicionais. A constelação de satélites Capella, idealizada por Trippe e seus colegas, consistiria em quatro satélites orbitando a altitudes entre 450 e 600 quilômetros.

Sem as restrições da circunferência do planeta, a rede de radiotelescópios em órbita, usando a técnica de interferometria, teria um diâmetro maior do que o EHT baseado na Terra, proporcionando melhor qualidade e resolução de imagem. Conforme os satélites se movem ao redor do planeta, circundando-o várias vezes ao dia, suas medições não deixam espaços vazios, ao contrário da rede dispersa de telescópios terrestres do EHT.

A constelação proposta Capella poderia capturar processos ao redor de buracos negros em detalhes sem precedentes. (Crédito da imagem: Sascha Trippe)

Trippe afirma que o sistema abriria uma nova janela para os processos que ocorrem nas proximidades dos horizontes de eventos dos buracos negros, os limites a partir dos quais nada escapa.

"Gostaríamos muito de entender como os jatos relativísticos se formam a partir do gás acumulado pelo buraco negro, Mas isso requer observações com resoluções que são atualmente impossíveis e só poderiam ser realizadas por um interferômetro de rádio baseado no espaço, como a constelação Capella."

disse Trippe.

O sistema orbital para observar buracos negros poderia capturar imagens de buracos negros em galáxias próximas em um ritmo muito mais rápido do que o EHT terrestre e fornecer estimativas mais precisas de suas massas. Ele também ajudaria os pesquisadores a compreender os processos que ocorrem nos anéis brilhantes que cercam esses buracos negros, de acordo com Trippe.

Até agora, os cientistas não tentaram colocar muitos radiotelescópios em órbita. Devido aos comprimentos de onda longos dos sinais de rádio, as antenas receptoras precisam ser bastante grandes e, portanto, não são facilmente lançadas ao espaço ou implantadas. Mas, com os avanços tecnológicos, Trippe acredita que um observatório de rádio modesto agora pode ser integrado a um satélite de 500 quilos.

"A tecnologia está se tornando disponível agora para que possamos realmente construir esses sistemas suficientemente pequenos e baratos", disse Trippe.

Ele estima que o sistema completo não custaria mais de 500 milhões de dólares. A recém-criada Agência Espacial da Coreia do Sul demonstrou interesse no projeto, segundo Trippe, e decidirá no próximo ano sobre o financiamento. Se tudo correr bem, os cientistas poderão lançar mais luz sobre esses monstros insaciáveis no centro das galáxias já no início da década de 2030.

Trippe e sua equipe apresentaram o conceito em um artigo publicado no arXiv que pode ser lido clicando aqui!

Artigo original encontrado em space.com  (originalmente publicado em 04/01/2025)

Link para acesso ao original: https://www.space.com/the-universe/black-holes/small-satellite-constellation-could-reveal-black-holes-like-never-before