Astr�nomos constroem um "telesc�pio do tamanho do mundo"
O projeto de Sheperd Doeleman para obter o primeiro retrato de um buraco negro n�o estava indo bem.
Para come�ar, seu telesc�pio vivia se enchendo de neve.
Por duas semanas, no final de mar�o, o Volcan Sierra Niegra, um vulc�o extinto de 4,5 mil metros de altura tamb�m conhecido como Tliltepetl, que se projeta por sobre a paisagem do sul do M�xico, serviu como centro nervoso para o maior telesc�pio j� concebido, uma rede de antenas que se estendia da Espanha ao Hava� e chegava ao Chile.
Conhecido como Telesc�pio do Horizonte de Eventos, o nome que se d� ao ponto sem retorno em um buraco negro, o trabalho do dispositivo era ver o que at� hoje n�o era vis�vel: um pequeno, escuro e singularmente pequeno c�rculo de nada, uma min�scula sombra em meio ao brilho intenso da radia��o no centro da gal�xia Via L�ctea.
Meridith Kohut - 28.mar.15/The New York Times | ||
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O Grande Telesc�pio Milim�trico (LMT), no M�xico |
Albert Einstein disse certa vez que a natureza n�o � mal�vola, e sim sutil. Mas ela adora uma boa briga.
Rel�mpagos receberam o doutor Doeleman e sua equipe de astr�nomos certa madrugada, quando eles galgaram o pico que serve de ponto de observa��o para um c�u nada amistoso.
O pouco ar que restava tinha um sabor semelhante ao que podemos imaginar o ar de Marte tenha oferecido um dia. Flocos de neve giravam em torno de suas cabe�as. O Grande Telesc�pio Milim�trico, uma torre de 20 andares de altura com uma antena parab�lica de 45 metros de di�metro posicionada como um chap�u c�nico gigantesco em seu topo, mal era vis�vel na escurid�o da noite.
Os astr�nomos sa�ram cautelosamente de seus carros, em meio �s rochas de uma paisagem lunar, e desceram ao por�o do telesc�pio, um labirinto de salas e laborat�rios brilhantemente iluminados, como se estivessem no sinistro ref�gio de um vil�o de James Bond.
O dr. Doeleman planejava passar a noite trabalhando em novas t�cnicas para direcionar o telesc�pio, que entre outros problemas vinha sofrendo de um zumbido el�trico irritante e persistente. Quando o tempo melhorou o bastante para permitir trabalho, a antena de r�dio estava completamente congelada, sob uma camada de gelo de mais de dois cent�metros. As estrelas giravam l� no alto, para al�m dos restos de nuvens de tempestade; mas seus segredos continuavam ocultos.
"Isso acontece sempre, no nosso caso", disse, com uma mistura de resigna��o e orgulho, o dr. Doeleman, 48, um pesquisador com cara de menino, do Observat�rio Haystack do Instituto de Tecnologia de Massachusetts (MIT) e do Centro de Astrof�sica de Harvard,.
Se ele e seus colegas conseguirem sucesso, as imagens que capturaram estar�o para sempre em nossos livros did�ticos, como prova definitiva das mais estranha das predi��es de Einstein: a de que o espa�o-tempo se enrodilharia como a capa de um m�gico, em torno de objetos imensos, e os levaria a desaparecer do universo. Em resumo, ele previu que buracos negros –objetos t�o densos que nem mesmo a luz consegue escapar de suas mand�bulas– s�o reais. Que o espa�o e tempo na forma pela qual os conhecemos poderiam chegar ao fim bem diante de nossos narizes.
Por outro lado, os astr�nomos tamb�m poderiam produzir provas de que a teoria da gravidade de Einstein, a relatividade geral, que serve como regra para as regras do universo, precisava ser consertada pela primeira vez desde sua introdu��o, um s�culo atr�s.
"Vamos jogar sem medir sacrif�cios", disse o dr. Doeleman, que passou oito anos organizando esse esfor�o, em uma conversa em seu escrit�rio em Serdan, cidadezinha no sop� do vulc�o.
Ele estava usando ceroulas sob as cal�as e camadas de su�teres e casacos com forro de pele, e tomava um ch� de folhas de coca para combater os efeitos da altitude. Seu cabelo estava espetado, como uma esp�cie de corte moicano einsteniano, depois de uma longa noite de esfor�o para consertar os defeitos de seu telesc�pio; o astr�nomo suava perceptivelmente.
"Temos de nos preocupar com tudo, da sopa �s porcas e parafusos", ele disse, listando as coisas que tornavam sua rede de r�dio, distendida como uma teia de aranha atrav�s do planeta, um objeto fr�gil. O sucesso depende das exig�ncias do clima em diversos continentes, de tecnologias temperamentais, da altitude e at� mesmo do tr�nsito –dois de seus colegas acabavam de sofrer um atraso por conta de um acidente de carro no caminho para a Cidade do M�xico.
"Dizem que os fios de seda produzidos por uma aranha s�o mais fortes que o a�o", ele comentou, "mas at� mesmo uma teia de aranha pode se partir".
MOTEL C�SMICO DECADENTE
Buracos negros foram uma das primeiras e mais extremas previs�es da Teoria Geral da Relatividade de Einstein, anunciada inicialmente em novembro de 1915. Ela explica a for�a que chamamos de gravidade, a qual influencia objetos que tentam seguir linhas retas em um universo cuja geometria � distorcida pela mat�ria e pela energia. Como resultado, planetas e tamb�m feixes de luz seguem caminhos curvos, como bolas girando em uma roleta.
Meridith Kohut - 24.mar.15/The New York Times | ||
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Sheperd Doeleman, sentado � esq., e outros cientistas monitoram dados na sala de controle do Grande Telesc�pio Milim�trico |
Einstein se assustou um pouco alguns meses mais tarde, quando Karl Schwarzchild, astr�nomo alem�o que na �poca estava servindo na frente russa, na Primeira Guerra Mundial, apontou que as equa��es da teoria continham uma previs�o apocal�ptica: acumular mat�ria e energia demais em um espa�o muito pequeno faria com que o espa�o-tempo se contra�sse sem limite. Nenhuma for�a conhecida pela ci�ncia seria capaz de impedir que esse fen�meno se tornasse um ralo do qual nem mesmo a luz conseguiria escapar.
Einstein n�o encontrou erros matem�ticos no c�lculo, mas sua impress�o era de que na vida real a natureza encontraria alguma maneira de evitar tal calamidade. Um s�culo mais tarde, por�m, os astr�nomos concordam em que o espa�o est� de fato eivado de objetos maci�os que emitem zero luz. Poder�amos defini-los como mot�is c�smicos decadentes. Estrelas, �tomos, feixes de g�s que remontam ao Big Bang –todos eles se registram nesses mot�is e nunca mais v�o embora.
Muitos deles s�o supostamente remanescentes de estrelas maci�as que se queimaram at� a extin��o, entraram em colapso e implodiram em cataclismos como as supernovas ou as explos�es de raios gama, ainda mais violentas, vis�veis em todo o universo.
Gera��es de te�ricos, entre os quais Stephen Hawking, usando o telesc�pio da mente, constru�ram carreiras investigando as propriedades desses objetos que mal e mal fazem parte do universo. Mas eles continuam a debater exatamente o que acontece dentro de um buraco negro, e o destino �ltimo daquilo que venha a cair em um deles.
Quase todas as gal�xias parecem abrigar um desses monstros escuros, com massa milh�es ou at� bilh�es de vezes superior � do nosso sol, empoleirados bem no centro gal�ctico como o diabo de Dante. Quanto maior a gal�xia, por algum motivo tanto maior esse vazio. A maneira pela qual o processo transcorre est� aberta a todos os palpites, e representa uma vers�o c�smica do debate sobre natureza versus aprendizado.
"Como um buraco negro sabe o tamanho da gal�xia em que se localiza e em que momento deve parar de crescer?", ponderou David Hughes, diretor do Grande Telesc�pio Milim�trico. "Ou, por outro lado, como � que a gal�xia sabe que � hora de parar de aliment�-lo?"
Se nada mais interferir, os buracos negros jazem adormecidos mas de boca aberta. No entanto, quando alguma coisa –por exemplo uma estrela errante ou uma nuvem de g�s– cai na dire��o de um buraco negro, ela � aquecida a bilh�es de graus enquanto gira como a �gua que circunda um ralo. � um fen�meno conhecido como disco de acre��o. Os buracos negros t�m maus modos � mesa, e quando se alimentam jatos de raios-X e energia radiof�nica podem ser expelidos dos discos de acre��o, como o creme dental � expulso de um tubo. Os astr�nomos acreditam que seja isso que produz a energia dos quasares, brilhantes fachos nos n�cleos gal�cticos que apresentam brilho muito mais intenso do que o das cidades estreladas onde moram.
"Paradoxalmente", disse o dr. Doeleman, "isso faz dos buracos negros alguns dos mais brilhantes objetos do firmamento".
No come�o do ano passado, uma equipe de astr�nomos da Universidade de Pequim e da Universidade do Arizona anunciou ter descoberto um dos maiores e mais poderosos buracos negros j� identificados –com massa 10 bilh�es de vezes superior � do Sol, e ancorando um quasar que, um bilh�o de anos depois do Big Bang, era 40 mil vezes mais brilhante que a Via L�ctea.
Mas nem toda a a��o � t�o distante.
O centro da Via L�ctea, a 26 mil anos-luz de nosso planeta, coincide com uma fonte fraca de ru�dos de r�dio chamada Sagit�rio A. Astr�nomos como Andrea Ghez, da Universidade da Calif�rnia em Los Angeles, que rastreiam as �rbitas de astros que circundam o centro da gal�xia, conseguiram calcular que o que quer que exista no centro gal�ctico tem massa equivalente � de quatro milh�es de s�is. Mas o objeto c�smico n�o emite luz, no espectro vis�vel ou infravermelho.
Se isso n�o for um buraco negro, nem Einstein e nem ningu�m mais sabe o que poderia ser.
"� o mais forte ind�cio que temos at� agora sobre um horizonte de eventos", disse o dr. Doeleman, usando o nome da fronteira de um buraco negro, o limite que serve como ponto sem retorno.
Meridith Kohut - 24.mar.15/The New York Times | ||
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O Grande Telesc�pio Milim�trico, no Parque Nacional Pico de Orizaba, M�xico |
Mas esse � um argumento apenas circunstancial, presumindo que Einstein estivesse certo. "Se Einstein estava errado, como poderemos saber?", disse Avery Broderick, te�rico do Perimeter Institute for Theoretical Physics, em Waterloo, Canad�, apontando que a relatividade geral, apesar de toda a sua beleza matem�tica, jamais foi testada sob as condi��es extremas que prevaleceriam no Big Bang ou em buracos negros, onde toda a estranheza do espa�o-tempo einsteniano se manifestaria.
De acordo com trabalhos que remontam a um estudo pioneiro de James Bardeen, em 1967, o buraco negro de Sagit�rio, se � que est� l�, apareceria como um fantasmag�rico c�rculo escuro em meio a uma n�voa de ondas de r�dio. Seu formato exato, dizem os te�ricos, dependeria de detalhes como a velocidade de giro do buraco.
A gravidade do buraco negro distorceria e ampliaria sua imagem, resultando em uma sombra com 80 milh�es de quil�metros de extens�o, que vista da Terra teria mais ou menos o mesmo tamanho que uma laranja posicionada na Lua, de acordo com c�lculos executados por Eric Agol, da Universidade de Washington; Heino Falcke, do Instituto Max Planck de Radioastronomia, na Alemanha; e Fulvio Melia, da Universidade do Arizona, em estudo publicado em 2000.
A prova da teoria de Einstein seria que os radioastr�nomos pudessem determinar que a sombra, um cemit�rio para quatro milh�es de s�is, tivesse mesmo um tamanho t�o pequeno quanto o previsto. Eles vem reduzindo suas estimativas de tamanho desde que Sagit�rio A foi descoberto, em 1974.
Em 2005, um grupo liderado por Shen Zhiqiang, do Observat�rio Astron�mico de Xangai, reduziu o di�metro estimado do Sagit�rio A uma nuvem de energia com menos de 144 milh�es de quil�metros, mais ou menos duas vezes o tamanho da sombra estimada para o Sagit�rio A sob a teoria da relatividade geral, usando o Very Long Baseline Array, uma rede transcontinental de antenas.
"A maioria das pessoas precisa ver para crer", disse o dr. Agol na �poca, mas havia problema para realizar mensura��o mais fina. Os el�trons e pr�tons ionizados do espa�o interestelar dispersavam as ondas de r�dio em um borr�o que obscurecia os detalhes da fonte. "Era como tentar enxergar atrav�s de um vidro fosco", disse o dr. Doeleman.
Para enxergar mais fundo na sombra do buraco negro, seria necess�rio sintonizar o radiotelesc�pio em comprimentos de ondas menores, capazes de penetrar a n�voa. E era preciso um novo telesc�pio. Quanto maior a antena, maior a resolu��o ou a amplia��o que pode ser obtida.
"Nosso buraco negro est� ativo mas se alimenta em uma dieta lenta, com g�s aquecido a um bilh�o de graus em torno dele", disse o dr. Doeleman. O resultado, no cora��o da Via L�ctea, � "como uma nuvem rechonchuda", ele disse. "� preciso encontrar a frequ�ncia certa para ver atrav�s dos detritos no centro gal�ctico".
E � a� que entra o Telesc�pio do Horizonte de Eventos.
� BEIRA
O caminho do dr. Doeleman at� a beira do infinito foi bastante sinuoso.
Filho de um professor de ci�ncias, ele cresceu no Oregon e estudou f�sica no Reed College, em Portland. Decidiu se inscrever para o mestrado no MIT, mas antes que pudesse come�ar seus estudos, encontrou um an�ncio que solicitava volunt�rios para participar de experi�ncias na Ant�rtida. Ele se candidatou, e passou quase dois anos na soleira do planeta. "Foi l� que provavelmente me deixei contagiar pelo desafio de trabalhar com ci�ncia em circunst�ncias desafiadoras", disse o dr. Doeleman. Ele voltou a se inscrever no MIT quando ainda estava na Ant�rtida, e aproveitou para viajar sem rumo pela �sia em seu caminho de volta aos Estados Unidos.
No MIT, ele primeiro entrou para um grupo que estudava f�sica de plasmas, depois trabalhou com astronomia em raios-x e biof�sica, e por fim ingressou no grupo de radioastronomia. A t�cnica preferencial para os radioastr�nomos � conhecida como interferometria de linha de base muito longa (VLBI), na qual radiotelesc�pios separados por dist�ncias que podem abarcar um continente se unem em uma rede sincronizada que imita o comportamento de uma antena com um di�metro muito grande.
Meridith Kohut - 24.mar.15/The New York Times | ||
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Cientistas dentro do Grande Telesc�pio Milim�trico procuram gelo |
O interesse original do dr. Doeleman era usar a tecnologia a fim de monitorar os movimentos da crosta terrestre, e sua esperan�a era viajar a lugares ex�ticos a fim de instalar instrumentos. Mas estes j� estavam instalados. Por isso, seu olhar se voltou aos c�us e aos mist�rios dos quasares.
Durante uma conversa recente, o dr. Doeleman mostrou uma imagem de uma gal�xia na constela��o de Centauro, um arco delicado de luz estelar com uma faixa de poeira em sua cintura. Conhecida como NHC 5128, a gal�xia pode ser vista de bin�culo, do hemisf�rio sul.
Depois, ele mostrou uma imagem da mesma gal�xia registrada com seus "�culos de r�dio", como ele definiu. Nessa segunda imagem, a gal�xia est� se desfazendo por conta de uma explos�o em seu n�cleo, disparando feixes de energia por dist�ncias espaciais de milhares de anos-luz.
O dr. Doeleman atribuiu seu interesse pelos quasares e buracos negros ao momento em que viu pela primeira vez imagens como essa. "O que quer que esteja propelindo aqueles jatos tem de ser insanamente poderoso", ele disse.
Em 2008, Doeleman passou pelo que define como "um momento a-ha", quando ele e colegas uniram tr�s radiotelesc�pios no Hava�, Arizona e Calif�rnia a fim de criar um sistema de interfer�metro, e o apontaram para o centro da gal�xia, usando um comprimento de onda mais curto. Eles detectaram um pequeno aglomerado de energia –"um pontinho que se recusava a desaparecer".
Estavam vendo alguma coisa atrav�s do vidro fosco. Mas o qu�?
Desde ent�o, o dr. Doeleman e seus colegas dedicaram suas energias a construir uma rede de tamanho suficiente para determinar se aquele pontinho de r�dio abriga sinais de um buraco negro.
No total, o Telesc�pio do Horizonte de Eventos envolve 20 universidades, laborat�rios, institui��es de pesquisa e ag�ncias governamentais, e mais de uma centena de cientistas. Entre outras coisas, para manter os radiotelesc�pios de suas redes devidamente sincronizados, eles precisam equip�-los com novos rel�gios at�micos cuja precis�o � da ordem de um segundo a cada 100 milh�es de anos, e novos receptores de ondas curtas.
O dr. Doeleman recorda ter necessitado usar um tanque de oxig�nio a fim de testar os rel�gios at�micos do novo complexo ALMA, em um altiplano a 4,8 mil metros de altura no Chile. Outro colega, Daniel Marrone, da Universidade do Arizona, passou o come�o deste ano no Polo Sul, instalando um novo receptor. As duas instala��es ser�o posteriormente integradas �s observa��es do Telesc�pio Horizonte de Eventos.
A sequ�ncia de observa��es realizadas em mar�o foi a primeira ocasi�o em que um grupo contou com telesc�pios suficientes –sete radiotelesc�pios, em seis montanhas– para come�ar a ter esperan�a de vislumbrar um buraco negro. Eles teriam cinco oportunidades de faz�-lo, em um per�odo de duas semanas.
A cada noite, esperavam ter em mira dois buracos negros: o Sagit�rio A e outro em uma gal�xia gigante conhecida como M87, que ancora o enorme aglomerado de gal�xias de Virgem, a cerca de 50 milh�es de anos-luz de dist�ncia. O buraco negro da gal�xia M87 foi estimado em seis bilh�es de vezes a massa do sol, e daqui ele apareceria apenas ligeiramente menor do que o buraco negro da Via L�ctea. Al�m do mais, jatos de energia, como as chamas de um ma�arico, s�o disparados pelo seu disco de acre��o, cruzando o espa�o interestelar. Os astr�nomos queriam muito observar esse fen�meno.
O T�DIO COMO ESPERAN�A
"� um belo trabalho", diz Andrew Strominger, te�rico de Harvard que participa da equipe do Horizonte de Eventos, sobre o telesc�pio.
Na pr�tica, o trabalho pode ser tanto �rduo quanto tedioso, a depender de como as coisas estejam indo.
Meridith Kohut - 24.mar.15/The New York Times | ||
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Grande Telesc�pio Milim�trico, no M�xico |
A visita � Sierra Negra em mar�o foi a quinta do dr. Doeleman em dois anos. A viagem requer um voo e depois cinco horas de carro, �nibus e caminh�o, at� a pequena e nada tur�stica cidade de Serdan. Ele �s vezes brincava jogando para o alto um cristal especial usado para testar rel�gios at�micos, o que atraiu a aten��o do pessoal de seguran�a. "O aparelho se parece com a imagem que temos de uma bomba –um cilindro de metal com arames espetados", ele disse.
E todo seu esfor�o muitas vezes terminava em dor de cabe�a, o pre�o de trabalhar a quase cinco quil�metros de altitude. A sala de controle do telesc�pio conta com monitores usados nos dedos para medir o n�vel de oxig�nio no sangue, e com um tanque e m�scara de oxig�nio para os momentos de tontura.
A Sierra Negra fica logo ao lado de um pico ainda mais alto, o Pico de Orizaba, a mais alta montanha mexicana, e os dois montes se combinam para criar um microclima especial, que pode causar problemas para os astr�nomos.
Em uma noite de trabalho, o telesc�pio estava sendo girado para impedi-lo de se encher de neve. O dr. Doeleman estava na sala do receptor, que n�o tem aquecimento; l� dentro, a luz de foco da antena se refletia em espelhos, passava por um t�nel e atingia caixas do tamanho de fornos de micro-ondas –e de repente ele sentiu o edif�cio se sacudir. Pensando estar diante de um terremoto, o dr. Doeleman correu para o elevador, onde encontrou seus colegas, que subiram correndo da sala de controle e dos escrit�rios mais abaixo. "Fiquei muito assustado", ele disse.
N�o era um terremoto. Por causa de um defeito el�trico, o imenso disco da antena –cuja �rea equivale � metade de um campo de futebol e cujo peso atinge as 1,6 mil toneladas– havia subitamente parado, transferindo todo o �mpeto de seu movimento pr�vio � estrutura que o sustenta.
Alguns dias depois, um terremoto de verdade faria com que os astr�nomos fugissem correndo de suas mesas de caf� da manh�, l� embaixo em Serdan.
No final de mar�o, colaboradores do dr. Doeleman estavam acampados em circunst�ncias igualmente desconfort�veis em montanhas do Chile, Hava�, Calif�rnia, Arizona e Espanha, esperando por seu sinal, baseado em previs�es do tempo e na situa��o do equipamento –aquela velha quest�o da fragilidade da teia de aranha– a fim de iniciar as observa��es. Todos os telesc�pios seriam apontados em un�ssono para a M87, e depois para o centro de nossa gal�xia.
Quando tudo funciona bem, essa opera��o c�smica conjunta � "tediosa, de um jeito bacana", disse o dr. Doeleman em uma noite que nada teve de tediosa, explicando que as observa��es costumam funcionar melhor quando ocorrem automaticamente, e os astr�nomos se limitam a segurar a respira��o esperando que nada de errado aconte�a.
O que ajuda a suportar o t�dio � a esperan�a de que, na sutil intera��o de ondas de r�dio, eles possam ver a assinatura de uma das grandes calamidades da natureza. Ondas de diferentes partes da nuvem de radia��o em torno de Sagit�rio A interfeririam umas com as outras, produzindo um padr�o complicado que um computador seria capaz de ler como buraco negro.
Imagine, disse o dr. Doeleman, que algu�m esteja mergulhando um dedo em um lago, e crie uma ondula��o na �gua. Se houvesse medidores de mar� instalados na borda do lago, seria poss�vel medir de onde se originam as ondula��es, ao registrar a chegada de cada pico de ondula��o � beira do lago. Um dedo produziria c�rculos conc�ntricos.
Se dois dedos estivessem sendo usados, as ondula��es formadas por eles interferiram uma com a outra, �s vezes se amplificando, �s vezes se cancelando mutuamente. Como resultado, alguns dos medidores de mar� mostrariam picos se combinando e ganhando dimens�es muito grandes; outros mostrariam �guas calmas criadas pela colis�o de duas ondas.
"Ao analisar esse padr�o", disse o dr. Doeleman, "podemos dizer o que est� acontecendo a grande dist�ncia". Algu�m que leia os padr�es poderia distinguir se h� apenas um dedo enfiado na �gua ou muitos deles, e de que forma est�o dispostos.
Nesse caso, h� antenas espalhadas pela costa do infinito, sincronizadas por rel�gios digitais e registrando as ondas de r�dio em sua chegada.
"Essa � a maneira pela qual se pode construir um telesc�pio do tamanho do mundo", disse o dr. Doeleman.
Se tudo corresse bem –se todos os elementos da teia de aranha de clima, eletr�nica e cronometragem altamente precisa do dr. Doeleman operassem juntos da maneira esperada–, o resultado seria que qualquer onda chegaria carregando as marcas da interfer�ncia, um padr�o complicado de cristas e valas —"franjas", no jarg�o da astronomia. Com franjas suficientes e linhas de base percorrendo caminhos diferentes no c�u, partindo dos diversos observat�rios, os astr�nomos seriam capazes de reconstruir um mapa do que estava acontecendo l� longe —a milhares de anos-luz de dist�ncia.
Ver nem que apenas uma dessas franjas, de uma linha de base, j� seria um triunfo –significaria que eles estavam atingindo resolu��o da ordem necess�ria a criar uma imagem detalhada de Sagit�rio A, para determinar se sua conforma��o � a de um buraco negro. Produzir a imagem em quest�o, � claro, seria outra longa hist�ria. At� que encontrassem a primeira franja, os integrantes da equipe do Horizonte de Eventos teriam simplesmente de esperar e torcer.
E a demora podia ser de meses. O imenso volume de dados obtido seria pesado demais para transmiss�o pela internet. Ningu�m saberia se o telesc�pio como um todo funcionou at� que os dados registrados por cada um dos instrumentos fossem correlacionados por um supercomputador no MIT. Como gosta de dizer o dr. Doeleman, "a largura de banda de um 747 carregado de discos r�gidos � fenomenal".
Se eles tiverem sorte, em algum momento do terceiro ou quarto trimestre deste ano ser� poss�vel, ent�o, ver emergir dos computadores do MIT a primeira imagem bruta de um buraco negro. E sua forma e tamanho poder�o oferecer julgamento sobre a teoria geral da relatividade, no mais duro teste a que ela ter� sido submetida no s�culo transcorrido desde que Einstein a sonhou.
Meridith Kohut - 25.mar.15/The New York Times | ||
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Sheperd Doeleman trabalhando no cora��o do Grande Telesc�pio Milim�trico para verificar o alinhamento do receptor de ondas de r�dio |
Para alguns te�ricos, quebrar o modelo de Einstein � o nome do jogo. "A coisa menos empolgante seria descobrir que a relatividade geral funciona muito bem", disse o dr. Broderick, do Perimeter Institute.
Mas o dr. Doeleman diz que se sente quase t�o empolgado com o que gosta de chamar de "molho secreto" do Telesc�pio Horizonte de Eventos: a oportunidade de ver como funciona o motor que produz as energias monstruosas dos quasares.
"Poderemos ver um buraco negro se alimentando em tempo real", ele disse. Acompanhando os pontos de mais alta temperatura na nuvem de g�s superquente que gira rumo ao esquecimento, eles poder�o at� medir o ritmo de rota��o de um buraco negro.
"Se alguma coisa estiver dan�ando em torno da borda do buraco negro, estaremos vendo uma das coisas mais fundamentais que � poss�vel observar", disse o dr. Doeleman. "Com sorte, encontraremos algo de fant�stico".
A TRISTEZA DOS ENCANADORES
A primeira parte da teia de aranha do dr. Doeleman a se romper foi o radiotelesc�pio do Chile. O receptor do aparelho morreu e teve de ser transportado � Europa para reparos.
O defeito sobrecarregou ainda mais o telesc�pio mexicano.
A Sierra Negra era uma escolha natural como fulcro do Telesc�pio do Horizonte de Eventos. N�o s� ocupa posi��o central como o novo Grande Telesc�pio Milim�trico, com sua imensa antena projetada para operar com comprimentos de onda curt�ssimos, tamb�m � o mais sens�vel dos radiotelesc�pios da rede. Conclu�do em 2006, pelo Instituto Nacional de Astrof�sica, �ptica e Eletr�nica da Universidade de Puebla e pela Universidade de Massachusetts em Amherst, a um custo de US$ 11,6 milh�es, o telesc�pio � o maior e mais dispendioso projeto cient�fico do M�xico. Sua inclus�o no Telesc�pio do Horizonte de Eventos foi causa de grande orgulho para dr. Hughes, diretor do observat�rio, que dedicou a maior parte da �ltima d�cada a desenvolver o instrumento e resolver todos os seus problemas.
"As pessoas querem trazer seus equipamentos e experi�ncias para c�, agora", ele disse.
Durante um teste prim�rio, por�m, os astr�nomos descobriram que o novo receptor do telesc�pio estava sendo afetado por um zumbido el�trico misterioso.
A hist�ria astron�mica est� repleta de zumbidos e ru�dos que resultam em grandes avan�os c�smicos. Um incidente 50 anos atr�s, quando dois astr�nomos do Bell Labs, Arno Penzias e Robert Wilson, encontraram um zumbido misterioso, provou ser um sinal de radia��o original do Big Bang em processo de refrigera��o, e resultou em um pr�mio Nobel.
Nasa/JPL-Caltech/The New York Times | ||
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Imagem em infravermelho do telesc�pio espacial Spitzer, da Nasa, mostra o centro da Via L�ctea |
Mas o que estava acontecendo no telesc�pio n�o tinha qualquer rela��o com um chamado do cosmos. O zumbido n�o interferia com os dados, mas interferia com o posicionamento da antena. Normalmente, para fixar a antena em uma fonte de r�dio, os astr�nomos sacodem o telesc�pio em uma e outra dire��o at� encontrar o sinal mais forte –mais ou menos como um motorista dirigindo fora da estrada e ao mesmo tempo tentando sintonizar um jogo de beisebol no r�dio.
Fontes fortes como J�piter ainda se faziam ouvir vigorosamente acima do ru�do. Mas o zumbido era mais forte do que fontes fracas como Sagit�rio A, no centro da gal�xia, o que significa que os astr�nomos n�o podiam estar certos de que estivessem registrando dados do alvo certo. Como resultado, o telesc�pio mexicano teve de ser exclu�do da primeira rodada de observa��es.
Diversos dias de trabalho para corrigir o problema n�o bastaram para remover o ru�do. "Somos s� encanadores, aqui", disse o dr. Doeleman certa manh�.
Para piorar as coisas, Gopal Narayanan, o especialista no receptor, da Universidade de Massachusetts, teve de voltar para casa por conta de uma emerg�ncia familiar.
Se os astr�nomos n�o resolvessem o problema, a rede se veria reduzida a apenas quatro locais. "Cada antena � preciosa", disse o dr. Doeleman, mas a aus�ncia prolongada do Grande Telesc�pio Milim�trico poderia ter efeito paralisante. Perder o M�xico, al�m do Chile, deixaria aos astr�nomos menos da metade das informa��es que eles haviam planejado obter.
"Estamos correndo o risco de cair", disse o dr. Doeleman.
Ele e os colegas desenvolveram um plano. Incapazes de isolar o ru�do, decidiram ver se seria poss�vel usar um receptor menos sens�vel mas menos ruidoso para apontar o telesc�pio, e depois ativar o novo receptor s� para a coleta de dados. Eles poderiam calibrar a diferen�a de direcionamento entre os receptores apontando cada um deles para um objeto de alto brilho, como Saturno, e determinando a varia��o entre as leituras.
"� muito trabalho bra�al", disse o dr. Doeleman. "Mas quando voc� determina a varia��o, pode fechar seu modelo de computador".
"Como me sinto sobre esse projeto?", disse o dr. Doeleman naquela tarde, erguendo a voz para que a equipe, que estava se reunindo para voltar ao telesc�pio, pudesse ouvi-lo. "Vamos conseguir. Precisaremos de muita inova��o, mas temos a equipe certa para isso".
Naquele momento, o dr. Doeleman n�o estava planejando continuar por l� como parte da equipe. Tinha viagem para casa marcada para a manh� seguinte, depois de estender sua estadia original no M�xico.
O dr. Hughes o instou a ficar, dizendo que a equipe necessitava de sua lideran�a e de seu conhecimento especializado.
Para ficar, disse o dr. Doeleman, ele teria de conversar seriamente com sua fam�lia no Skype.
O dr. Hughes respondeu que a decis�o seria f�cil, dadas as consequ�ncias cient�ficas.
O ASTR�NOMO FICA
O dr. Doeleman fez as malas para a longa jornada at� o aeroporto. Mas pela manh�, ele parecia incomodado, e declarou que havia decidido ficar.
Dois de seus orientandos de p�s-doutorado eram estreantes em astronomia observacional, os cientistas mexicanos que se haviam unido � equipe n�o conheciam bem os procedimentos do Telesc�pio do Horizonte de Eventos, e o dr. Narayanan, o especialista em receptores, ainda n�o havia retornado. A chance de o telesc�pio produzir uma imagem do buraco negro estava em claro risco. "Se desej�vamos alguma chance real de realizar o trabalho, eu tinha de ficar", disse o dr. Doeleman.
A recompensa dele foi mais uma noite de neve sobre a antena, uma verdadeira decep��o porque, pela primeira vez, tudo mais estava funcionando.
Passadas 12 horas, a equipe fez sua terceira tentativa. A atmosfera na sala de controle era de entusiasmo quase juvenil quando o telesc�pio se moveu para a posi��o de observa��o, apontado para o buraco negro na fervilhante gal�xia M87.
O dr. Doeleman, usando um cachecol tricotado pela mulher, digitou em seu laptop que o Grande Telesc�pio Milim�trico estava recebendo dados. Enfim.
"Esse � um grande momento, de verdade", disse o dr. Narayanan, que havia acabado de retornar. "� um grande momento, Gopal. Imenso".
"Vamos conseguir uma imagem de um buraco negro", ele disse, com um largo sorriso. "� para isso que estamos aqui. � hora. Vamos conseguir".
Com a conex�o estabelecida, eles se acomodaram para o t�dio - mas uma hora mais tarde o tempo piorou e eles tiveram de recolher o telesc�pio para impedir a entrada de neve.
Pouco antes do alvorecer, cinco longas horas mais tarde, o tempo havia melhorado o suficiente para que o telesc�pio se reintegrasse � rede, que agora tinha por foco o centro da Via L�ctea.
Laura Vertatschitsch, uma das pesquisadoras de p�s-doutorado orientadas por Doeleman no Centro de Astrof�sica, disse que "meu cora��o estava batendo como louco, e eu sorria sem parar".
Os cientistas trocaram high fives congratulat�rios - mas passadas duas horas, o sol estava alto demais para que a observa��o pudesse continuar. A festa do buraco negro se havia tornado uma corrida contra o clima e contra o tempo. Na noite seguinte, o clima for�ou o fechamento completo do telesc�pio mexicano.
Como disse o dr. Doeleman em um e-mail posterior, "houve um par de noites em que outros locais estavam em uma verdadeira festa do Horizonte de Eventos e n�s tivemos de ficar de pijama fazendo palavras cruzadas. � de enlouquecer".
A HORA DA PARTIDA
O dr. Doeleman por fim voltou para casa, confiante em que a equipe estava bem posicionada para continuar, enquanto ele assistia de longe com seu laptop e Skype. O dr. Narayanan desmontou o receptor e identificou a fonte do ru�do inc�modo –vibra��es mec�nicas– e resolveu o problema usando fita adesiva. Fita adesiva, afinal, ajudou a salvar a Apollo 13, ele disse.
Naturalmente, foi ent�o que as coisas come�aram a funcionar.
Agora estava chegando a �ltima oportunidade de estender a teia. O clima n�o parecia promissor, contou a dra. Vertatschitsch em um e-mail posterior, mas eles subiram a Sierra Negra mesmo assim. Passaram metade da noite envolvidos em sua rotina de posicionamento do telesc�pio, desenvolvendo c�digo na hora para os computadores. "� dif�cil descrever", ela disse, "mas resolver problemas complicados como esses traz uma adrenalina especial".
E ent�o eles se conectaram em definitivo com o Telesc�pio do Horizonte de Eventos, primeiro observando Virgem e depois Sagit�rio, recolhendo dados at� o amanhecer. Depois, alguns dos astr�nomos tiraram um selfie diante do telesc�pio, comemorando. A dra. Vertatschitsch disse em um e-mail que "o suor, a falta de sono, a exaust�o, a alegria pura de uma experi�ncia –� por esses momentos que voc� vive".
L� longe, o dr. Doeleman tamb�m teve o seu momento. "Eu n�o estava l�", ele disse mais tarde. "�s vezes, a melhor coisa a fazer � ir embora".
Aquela noite marcou o final da temporada oficial de observa��o do Telesc�pio do Horizonte de Eventos, mas houve um bis, na verdade. Os telesc�pios da Calif�rnia, Arizona e M�xico ficaram dispon�veis por mais uma noite. E a noite adicional, segundo a dra. Vertatschitsch, foi a melhor de todas.
"Foi o melhor clima que tivemos na viagem toda", ela disse. O receptor consertado pelo dr. Narayanan com fita adesiva conseguiu apontar o telesc�pio sem ajuda.
"Tudo que tive de fazer foi ir embora", disse o dr. Doeleman mais tarde. "Nas duas �ltimas noites, as nuvens se dispersaram. Tudo no Telesc�pio do Horizonte de Eventos acontece biblicamente".
UM PRIMEIRO VISLUMBRE
Duas semanas mais tarde, o dr. Doeleman, parecendo repousado e 20 anos mais jovem, com a mulher e os dois filhos a tiracolo, viajou a Nova York para dar uma palestra no Planet�rio Hayden, do Museu Americano de Hist�ria Natural. Ele me disse que cerca de 200 terabytes de dados –volume equivalente a todo o material impresso contido na Biblioteca do Congresso dos Estados Unidos– estavam a caminho do MIT - a largura de banda daquele 747 metaf�rico, em a��o pr�tica.
Este ano, que marca o centen�rio da Teoria Geral da Relatividade de Einstein, tem um calend�rio repleto de eventos e celebra��es da teoria. Talvez, durante o ano de festa, os astr�nomos por fim possam descobrir se a sombra escura da eternidade est� sorrindo para n�s entre as nuvens estreladas de Sagit�rio.
Os computadores j� est�o trabalhando.
Pelo final de abril, um e-mail foi enviado aos colaboradores do projeto Horizonte de Eventos, repleto de gr�ficos, mostrando o resultado da correla��o de observa��es realizadas na mesma noite em duas montanhas –Mauna Kea, no Hava�, e a Sierra Negra.
Os dados mostravam sinais not�veis de um padr�o de interfer�ncia. A franja era vis�vel. A teia de aranha aguentou.
"Eu nem fazia ideia de que era poss�vel segurar a respira��o por tanto tempo!", disse o dr. Doeleman.
O TELESC�PIO DO HORIZONTE DE EVENTOS
Uma rede de telesc�pios do tamanho da Terra est� tentando medir a fronteira do que os astr�nomos suspeitam seja um buraco negro de alt�ssima massa no centro de nossa gal�xia. Posicionar os telesc�pios a dist�ncias t�o grandes uns dos outros aumenta a capacidade do conjunto de discernir pequenos detalhes e efetivamente amplia a resolu��o das imagens resultantes.
TELESC�PIO DE 30 METROS
Pico Veleta, Espanha
CARMA - Combined Array for Research in Millimeter-Wave Astronomy [conjunto combinado para pesquisa em astronomia de ondas milim�tricas]
Cedar Flat, Calif�rnia
SMT - Telesc�pio Submilim�trico
Mount Graham, Arizona
JCMT e SMA
Telesc�pio James Clark Maxwell e Pequeno Conjunto Milim�trico
Mauna Kea, Hava�
LMT - Grande Telesc�pio Milim�trico
Volcan Sierra Negra, M�xico
APEX - Atacama Pathfinder Experiment
Llano Chajnantor, Chile
SPT - Telesc�pio do Polo Sul
Esta��o Polar Scott-Amundsen, Ant�rtida
(O Telesc�pio do Polo Sul n�o participou da experi�ncia de mar�o de 2015.)
Tradu��o de PAULO MIGLIACCI
Livraria da Folha
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