Apesar de não serem visíveis quando olhamos o céu numa noite sem nuvens, eles estão lá. Os buracos negros são os objectos mais simples mas também os mais misteriosos do Universo e são inúmeras as especulações possíveis de demonstrar teoricamente sobre tudo o que com eles se relaciona. Rosa Doran, investigadora do Centro de Astronomia e Astrofísica da Universidade de Lisboa, está a tentar encaixar mais algumas peças do puzzle estudando formas de identificar candidatos a buracos negros.
Tudo começa quando uma estrela com uma massa extraordinariamente grande colapsa sobre si mesma até se tornar num ponto no espaço, um instante no tempo. O conceito parece complicado mas torna-se mais fácil de entender se compararmos uma estrela formada por grandes quantidades de gás (principalmente de hidrogénio) a um balão cheio de ar. A borracha do balão tenta torná-lo mais pequeno enquanto as partículas de gás dentro do balão têm tendência a afastar-se. O mesmo se passa na estrela onde há um equilíbrio semelhante entre a força de atracção que puxa os átomos de hidrogénio para o interior da estrela e a energia que se liberta quando os átomos de hidrogénio se fundem e os mantém afastados.
As estrelas são capazes de se manter neste equilíbrio durante longos períodos de tempo. No entanto, quando todo o hidrogénio é gasto no processo de fusão deixa de haver energia para compensar o efeito de gravidade e a massa começa a condensar-se num volume mais pequeno. Se a estrela tiver uma massa superior a três vezes a do Sol o colapso é inevitável e no seu lugar fica apenas o tal ponto (singularidade) que não se vê mas tem um efeito gravitacional tão forte que tudo o que se aproxima é inevitavelmente atraído por ele.
O buraco surge porque todos os corpos com massa provocam uma distorção no tempo e no espaço, que é tanto maior quanto maior a densidade desse objecto. Se pensarmos no Universo como um lençol esticado e sobre ele deixarmos cair um berlinde conseguimos ver a deformação que ele forma à superfície. Fazendo a experiência com uma bola de basquetebol a deformação é obviamente maior e uma bola de chumbo irá formar um buraco devido à sua elevada densidade.
Na proximidade de um buraco negro tudo é atraído para o seu interior e um objecto só de lá conseguiria sair se conseguisse ultrapassar a velocidade da luz, pressuposto impossível com base na relatividade de Einstein. Então, nem a própria luz consegue escapar desta força gravítica e é por isso que o buraco é negro.
O Pecado da Gula
Segundo Rosa Doran, os buracos negros descobrem-se porque a matéria que se encontra a ser engolida para o seu interior começa colidir entre si e emite radiação. Embora não emitam luz visível são dos objectos mais radiantes do nosso Universo porque o gás que cai em direcção ao buraco emite muita radiação x e gama.
Aparentemente existem buracos negros nos chamados núcleos galácticos activos, em torno dos quais giram estrelas, gases e poeiras emitindo energia. Estudando a radiação proveniente da região central e a movimentação das estrelas e gases em torno do objecto central pode calcular-se a sua massa.
No entanto, por estarem demasiado longe de nós para se aprofundar o seu estudo apenas se conseguem reunir evidências de que no centro existe um objecto compacto com elevado campo gravitacional "mas não se prova que seja um buraco negro", explica a investigadora. Por isso, os cientistas optam por estudar os chamados sistemas binários estelares formados por um buraco negro ao qual está associado uma estrela companheira e que se encontram mais próximos de nós.
O A0620 é o candidato a buraco negro mais estudado em todo o mundo por ser um protótipo da sua classe de binários estelares. Localizado na constelação de Monoceros (Unicórnio) foi também o eleito por Rosa Doran. A investigadora realiza os seus estudos através de um telescópio instalado no Chile, em Cerro Tololo, que é propriedade do consórcio YALO de que fazem parte a Universidade de Yale, a AURA (Associação de Universidades para a Investigação em Astronomia) e as Universidades de Lisboa e Ohio.
Os binários são identificados por um fenómeno ainda não totalmente entendido que se acredita ser uma transferência de matéria da estrela companheira para o buraco negro e durante a qual há elevada emissão de raios-x que os torna os "objectos mais radiantes no céu". O fenómeno ocorre periodicamente quando o material acumulado no limiar do raio de atracção do buraco (disco de acreção) cai finalmente para o seu interior com colisão das partículas de gás entre si. Faz lembrar o que acontece quando observamos espuma de sabão a rodar em torno de um redemoinho de água antes de ser repentinamente puxada para o centro. A última vez que o A0620 emitiu estes níveis de radiação foi há setenta anos.
Um Projecto Arrojado
Se a emissão de elevados níveis de raios-x pelos binários estelares é periódica e a última conhecida do A0620 foi há tanto tempo podemos perguntar-nos como é que a investigadora do Observatório Astronómico de Lisboa (OAL) o consegue estudar.
Na verdade os sistemas estão continuamente a emitir outros tipos de radiação. Através de um telescópio óptico pode 'ver-se' a estrela que orbita em torno de um outro objecto que não se vê e estudando o seu movimento é possível calcular a massa do buraco negro. O problema surge mais uma vez quando a massa detectada se encontra no limite mínimo do valor necessário para se tornar num buraco negro.
A parte 'mais arrojada' do projecto surgiu quando Charles Baylin, um dos maiores especialistas mundiais em buracos negros estelares e colaborador do projecto, sugeriu que se registasse a emissão de um tipo radiação particular proveniente do binário, a radiação Ha.
Esta radiação é característica de apenas três tipos de objectos estelares específicos. Verificou-se que o A0620 apresenta um pico de emissão muito superior ao de todos os objectos que se encontram naquele pedaço de céu. A ideia dos investigadores é que "outros buracos negros também poderão emitir este tipo de radiação e esta poderá ser uma forma de identificá-los mesmo quando não estão na fase emissora de raios-x" explica Rosa Doran.
A Adesão ao ESO e o Futuro dos Buracos Negros em Portugal
O estudo desenvolvido por Rosa Doran foi financiado pelo Observatório Astronómico do Sul (ESO) no âmbito do acordo de pré-adesão de Portugal, segundo o qual uma parte do dinheiro destinado à 'jóia' de entrada na organização seria aplicado no próprio país.
Com a efectiva adesão ao ESO "vamos ter acesso ao melhores telescópios do mundo mas agora é preciso haver fundos não só para projectos mas também para rentabilizar o conhecimento de todos os astrónomos que estão a ser formados agora", lembra a investigadora. Afinal, "a área da astronomia em Portugal nem gatinhando está".
Ainda que seja pouco mais que recém-nascida o desenvolvimento da astronomia no nosso país parece pelo menos ter começado e os resultados do projecto de Rosa Doran poderão ser "importantíssimos" apesar de os buracos negros serem um mundo e descobrir evidências de que eles existem "apenas um pequeno passo".
Na opinião da investigadora do OAL a solução de muitos mistérios que nós ainda desconhecemos virá do estudo destes objectos. Afinal, se os buracos negros são o melhor exemplo da teoria da relatividade, a mesma que explica o comportamento do Universo, "nada mais lógico que pensar que conhecendo um podemos chegar ao outro", explica.
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Apesar de não serem visíveis quando olhamos o céu numa noite sem nuvens, eles estão lá. Os buracos negros são os objectos mais simples mas também os mais misteriosos do Universo e são inúmeras as especulações possíveis de demonstrar teoricamente sobre tudo o que com eles se relaciona. Rosa Doran, investigadora do Centro de Astronomia e Astrofísica da Universidade de Lisboa, está a tentar encaixar mais algumas peças do puzzle estudando formas de identificar candidatos a buracos negros.
O A0620 é o candidato a buraco negro mais estudado em todo o mundo por ser um protótipo da sua classe de binários estelares. Localizado na constelação de Monoceros (Unicórnio) foi também o eleito por Rosa Doran. A investigadora realiza os seus estudos através de um telescópio instalado no Chile, em Cerro Tololo, que é propriedade do consórcio YALO de que fazem parte a Universidade de Yale, a AURA (Associação de Universidades para a Investigação em Astronomia) e as Universidades de Lisboa e Ohio.
