“O que você vê nessas imagens não é o buraco negro em si, mas sim a matéria quente em sua vizinhança imediata,” explica o Prof. Luciano Rezzolla da Universidade Goethe de Frankfurt, cuja equipe desempenhou um papel crucial na descoberta. “Enquanto a matéria ainda estiver girando fora do horizonte de eventos — antes de ser inevitavelmente puxada para dentro — ela pode emitir sinais finais de luz que podemos, em princípio, detectar.”

Teoria de Einstein e o Mistério dos Buracos Negros

Essas imagens impressionantes revelam o que os cientistas chamam de “sombra” de um buraco negro, oferecendo uma nova forma de explorar a física por trás desses gigantes cósmicos misteriosos. Durante mais de um século, a teoria da relatividade geral de Einstein tem sido a base da nossa compreensão do espaço e do tempo. Ela prevê a existência de buracos negros e do horizonte de eventos, um limite além do qual nada — nem mesmo a luz — pode escapar.

“No entanto, existem também outras teorias, ainda hipotéticas, que também prevêem a existência de buracos negros,” observa Rezzolla. “Algumas dessas abordagens exigem a presença de matéria com propriedades muito específicas ou até mesmo a violação das leis físicas que conhecemos atualmente.”

Testando as Ideias de Einstein com Sombras de Buracos Negros

Em colaboração com colegas do Instituto Tsung-Dao Lee em Xangai (China), Rezzolla e sua equipe propuseram uma nova forma de testar essas teorias alternativas. Seu trabalho, publicado na Nature Astronomy, descreve como futuras observações de buracos negros poderiam ajudar a confirmar ou desafiar o modelo de gravidade de Einstein. Até agora, não havia dados suficientes para verificar ou rejeitar ideias concorrentes, mas isso pode mudar em breve com a análise detalhada das imagens das sombras de buracos negros.

“Isso requer duas coisas,” explica Rezzolla. “Por um lado, imagens de sombras de buracos negros em alta resolução para determinar seu raio o mais precisamente possível, e, por outro lado, uma descrição teórica de quão fortemente as várias abordagens se desviam da teoria da relatividade de Einstein.”

Simulações Revelam Como as Teorias Divergem

Para enfrentar esse desafio, a equipe produziu uma estrutura abrangente que descreve como diferentes tipos teóricos de buracos negros se desviam das previsões de Einstein e como essas diferenças apareceriam nas imagens. Eles utilizaram simulações computacionais tridimensionais avançadas para reproduzir o movimento da matéria e os campos magnéticos no espaço-tempo distorcido ao redor dos buracos negros. A partir dessas simulações, criaram imagens sintéticas do plasma brilhante que circula em torno desses enormes objetos.

“A pergunta central era: quão significativamente as imagens de buracos negros diferem entre várias teorias?” diz o autor principal Akhil Uniyal do Instituto Tsung-Dao Lee. Os pesquisadores identificaram padrões claros que, com imagens mais nítidas no futuro, poderiam ajudar os cientistas a determinar qual teoria se encaixa melhor na realidade. Embora a resolução atual do EHT ainda não consiga detectar essas finas distinções, melhorias na tecnologia gradualmente tornarão comparações desse tipo possíveis. Para se preparar para isso, os físicos desenvolveram uma descrição universal de buracos negros que pode abranger muitas estruturas teóricas diferentes.

A Teoria de Einstein ainda Mantendo-se Firme — por Enquanto

“Uma das contribuições mais importantes da colaboração do EHT para a astrofísica é transformar buracos negros em objetos testáveis,” enfatiza Rezzolla. “Nossa expectativa é que a teoria da relatividade continue a se comprovar, assim como tem feito repetidamente até agora.” Até agora, as descobertas se mantêm consistentes com a teoria de Einstein, embora as incertezas na medição signifiquem que apenas algumas ideias exóticas foram descartadas. Por exemplo, os buracos negros em M87 e na Via Láctea são quase certamente não “singularidades nuas” (sem horizonte de eventos) ou buracos de minhoca. Ainda assim, Rezzolla observa: “Até mesmo a teoria estabelecida deve ser continuamente testada, especialmente com objetos extremos como buracos negros.” Se um dia o modelo de Einstein for mostrado como falho, isso marcaria um momento revolucionário na física.

Uma Nova Era de Observação Cósmica

O EHT fornece uma oportunidade sem precedentes para essas investigações. Ao combinar dados de múltiplos telescópios de rádio grandes em todo o mundo, ele efetivamente cria um telescópio do tamanho da Terra, capaz de capturar detalhes finos ao redor dos buracos negros. Planos já estão em andamento para adicionar mais observatórios à rede e, eventualmente, incluir um telescópio de rádio no espaço, o que aumentaria muito sua resolução.

Esses avanços poderiam tornar possível realizar testes verdadeiramente definitivos de teorias concorrentes de buracos negros. De acordo com o novo estudo, isso exigiria alcançar uma resolução angular de menos de um milionésimo de arco segundo — aproximadamente equivalente a detectar uma moeda na superfície da Lua a partir da Terra. Embora esse nível de precisão ainda não seja possível, os cientistas esperam que esteja ao nosso alcance nos próximos anos, potencialmente desbloqueando um novo capítulo em nossa compreensão da gravidade e do universo em si.