A Ciência faz história

Única brasileira na equipe responsável pela primeira foto do buraco negro Sagitário A*, Lia Medeiros, Ph.D. em Física pela Universidade da Califórnia, fala com exclusividade à BOA VONTADE sobre o feito

Leilla Marco e Josué Bertolin

11/07/2022 às 09h18 - segunda-feira | Atualizado em 28/07/2022 às 09h03

 

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Em seu artigo “Hamlet, Einstein e a imprescindível intuição”, o jornalista e presidente da Legião da Boa Vontade, José de Paiva Netto, afirma que o ser humano geralmente alcança grandes descobertas acessando-as pelo sentimento, pelo amor à Ciência, e que esses fatos demorariam bem mais tempo para serem desvendados caso essa busca se desse apenas pela perspectiva material. No citado texto, ressalta o autor: “A intuição é a Inteligência de Deus em nós. O próprio Einstein (1879-1955) conta que muitas vezes pensava, pensava, pensava a respeito de um assunto da física, da matemática, da razão, do raciocínio e não conseguia obter resultado qualquer. Ia dormir e, em sonho, como ele mesmo relatou, descortinava-se, diante de si, o monumento do Universo, e, lá, a famosa Equação da Relatividade, E=mc², pairando no espaço”.

No caso em questão, mais uma parcela da Teoria da Relatividade Geral (TRG), um dos pilares para a Física moderna, só agora, mais de cem anos depois de ter sido concebida pelo famoso físico em 1915, começa a se comprovar. Recentemente, duas fotografias de buracos negros, mesmo que um tanto desfocadas, mostrando a silhueta escura da região envolta por um anel assimétrico de aparentado fogo, deram mais força às propostas dele, que transformaram o entendimento de espaço, tempo e gravidade, de movimento dos planetas e da contínua expansão do Universo.

Para esse feito extraordinário, centenas de estudiosos, de diversas nacionalidades, recorreram ao Event Horizon Telescope Collaboration (EHT), que divulgou, em 2019, a primeira foto de um buraco negro (o M87) e, em 12 de maio de 2022, a inédita imagem do Sagitário A* (pronunciado “Sagitário A estrela” e abreviado como Sgr A*), um buraco negro supermassivo da Via Láctea, localizado a aproximadamente 27 mil anos-luz da Terra. 

Fotografar o Sgr A* foi uma tarefa para lá de complicada, pois ele, embora possua uma massa 4,3 milhões de vezes maior que a do Sol, se encontra a uma enorme distância de nosso orbe. Por isso, os cientistas precisariam de um instrumento óptico do tamanho do planeta Terra para lograr sucesso, e foi aí que o EHT, uma rede que reúne oito radiotelescópios espalhados pelo mundo, entrou em cena, funcionando de maneira interconectada, comportando-se como um único aparelho gigantesco. Vale destacar que os radiotelescópios diferem dos telescópios comuns, pois captam ondas de rádio em vez de luz visível.

Dra. Lia Medeiros

Entre os 300 pesquisadores de mais de 20 países e 60 instituições acadêmicas envolvidos na foto do Sagitário A* está a dra. Lia Medeiros, Ph.D. em Física pela Universidade da Califórnia e pós-doutoranda em Astronomia e Astrofísica no Instituto de Estudos Avançados, o IAS, da Universidade de Princeton (em New Jersey), ambas universidades norte-americanas. Ela é a única brasileira a fazer parte desse grande empreendimento científico e falou, com exclusividade, à Super Rede Boa Vontade de Comunicação (rádio, TV e internet) sobre esse trabalho. Durante a entrevista, alunos do Conjunto Educacional Boa Vontade, em São Paulo/SP, puderam dirigir algumas questões à cientista, que se empolgou com a curiosidade das crianças e dos jovens, em especial com o vídeo que duas estudantes produziram para homenageá-la, como se pode ver abaixo. A seguir, os principais trechos desse bate-papo.

Boa leitura!

BOA VONTADE — O que representa essa foto do buraco negro Sagitário A*, que está no centro da Via Láctea, para a comunidade científica?

Dra. Lia Medeiros — Muito obrigada pelo convite. Estou muito feliz por ter essa oportunidade [de estar na Super Rede Boa Vontade de Comunicação]. Bom, para muitos de nós, esse buraco negro tem um lugar especial, é o objeto astronômico preferido; então, ficamos bastante felizes em finalmente poder vê-lo, pois o estudamos há muitos anos, há décadas até. Podemos usar essa imagem para estudar a teoria da gravidade de Einstein de um modo diferente, essa é a parte em que estou mais envolvida. Na verdade, está se examinando uma região do espaço por um novo parâmetro. Estamos testando um buraco negro que tem a massa diferente de todos os outros que já foram usados para esse tipo de verificação. O público fica bastante animado com a imagem em si, mas ela é só o começo. Há muita análise que conseguiremos fazer depois, testaremos várias teorias, que têm sido criadas há décadas, que descrevem como a matéria se comporta em volta do buraco negro e cai dentro dele. Isso é importante, porque a matéria está tão aquecida que vira um plasma. Então, podemos testar a física de plasma usando esse objeto. O que vimos é que quase todas as previsões das simulações são consistentes com os dados, mas há uma que não, o que é bem interessante, porque eu sempre falo que a Ciência caminha mais quando acha algo inesperado, quando consegue provar alguma coisa errada. E temos visto que a variabilidade do objeto em si, real, é um pouco menos do que o previsto pelas simulações. Há coisas para se aprender diferentes do que tínhamos imaginado, o que me deixa mais empolgada.

BOA VONTADE — Poderia explicar melhor?

Dra. Lia Medeiros — Essa matéria que rodeia o buraco negro está sendo aquecida, e a luz que a gente vê na imagem não vem do buraco negro em si, mas da matéria. A simulação é complicada, porque lidamos com um plasma se movimentando dentro de um campo magnético, uma espécie de viscosidade diferenciada da que se está acostumada com fluidos. Nesse caso, cria-se uma turbulência magnética. Por exemplo, o Sol possui o mesmo mecanismo, essa reação do plasma com o campo magnético dele, são as mesmas equações que se estão testando. O buraco negro é interessante por si mesmo e por ser um laboratório excelente para outras áreas da Física. O que estamos vendo é que a matéria está rodeando e está entrando e saindo da imagem. É possível usar o mesmo vídeo, a mesma simulação, para descrever os dois buracos negros, o [que está] no centro da nossa galáxia e também o que foi fotografado anos antes, cuja imagem foi publicada em abril de 2019. O que é especial é a diferença entre o tempo. Se eu lhes mostrar um vídeo e falar assim: “Ah, esses 30 segundos são 1 ano para um buraco negro”, será 1.500 vezes mais longo o tempo, é a mesma variabilidade, só que o tempo em escala da variabilidade é diferente. (...) Foi preciso levar em conta que a imagem em si estava mudando durante o período que demora para coletar os dados suficientes para fazê-la. Então, a variabilidade é a parte difícil desse experimento, mas ficamos surpresos que ela seja menor do que imaginávamos.

BOA VONTADE — Você está se dedicando a esse trabalho há alguns anos, sendo a única cientista brasileira em uma equipe de mais de 300 integrantes, de 20 países. Como está sendo essa experiência?

Dra. Lia Medeiros — Eu participo há mais de sete anos. Todo o meu doutorado foi parte dessa colaboração, só que, há mais ou menos um ano e meio, eu comecei a coordenar o sexto artigo (que está focado em usar esses resultados para testar a gravidade) na série de artigos que publicamos com todos os resultados de Sagitário. Cada artigo tem dois ou três coordenadores que montam o time para esse trabalho, tem de liderar o grupo do começo até o fim e planejar tudo. A gente se esforçou bastante para acabar isso o mais rápido possível. É um projeto grande, as pessoas estão espalhadas pelo mundo todo, há várias dificuldades e obstáculos para superar. É emocionante finalizar um projeto desse tamanho, nenhuma pessoa podia ter feito isso sozinha, era preciso um time para chegar a esses resultados, que são realmente incríveis. Estamos felizes com o que conseguimos.

BOA VONTADE — Qual o seu próximo estudo em cima desse material?

Dra. Lia Medeiros — Eu ainda estou participando dessa colaboração, que fez observações também em 2018, 2021 e 2022. Na verdade, o que acabamos de publicar [do Sagitário A*] foi o resultado das observações de 2017. O M87 também é desse período. Nós observamos os dois buracos negros em 2017, e demorou todo esse tempo para publicarmos, porque é um trabalho bem complicado. A cada ano, a gente consegue fazer essas observações com telescópios adicionais; então, faremos imagens até melhores, estou bastante animada para isso. Em 2023, planejamos observar a onda de luz, que tem um comprimento menor, de 1,3 mm. Na verdade, é rádio, como se o buraco negro estivesse transmitindo ondas de rádio, e a gente consegue usar esse material para fazer imagem, e, indo para um comprimento de onda menor, conseguiremos uma resolução maior.

BOA VONTADE — Qual foi o maior desafio para tirar a foto?

Dra. Lia Medeiros — Os dois maiores desafios para o Sagitário comparado com M87 são a variabilidade. Eu já falei um pouco sobre isso. É como se você estivesse tentando tirar uma foto do seu irmãozinho que não para quieto e aí fica tudo borrado. O M87 ficou paradinho para a gente tirar a foto, bem-comportado. O outro obstáculo que fez Sagitário ser bem mais complicado do que M87 é que a luz que detectamos em Sagitário tem de passar por metade da galáxia, porque está no centro da nossa galáxia. Então, existe um monte de coisas entre o buraco negro e nós, campos magnéticos que vão afetar a luz que observamos.

BOA VONTADE — O que se pode advir com mais essa confirmação da teoria de Einstein?

Dra. Lia Medeiros — A teoria da gravidade está sendo testada há 100 anos. O que é importante entender é que, quando se está estudando uma teoria, não quer dizer que todas as previsões vão estar certas. Por isso, é preciso testar várias previsões de jeitos e massas diferentes. Não é que a teoria da gravidade não foi testada antes, mas desse modo e com essa massa foi a primeira vez. Uma parte muito importante de um buraco negro é o horizonte de eventos. Isso é como se fosse uma distância que, se você chegar mais perto, nada mais pode escapar. Segundo a teoria da gravidade de Einstein, buracos negros têm que ter isso; portanto, uma das alternativas que se consegue é testar se esse objeto tem um horizonte de eventos ou não. Agora, a chance disso não ser comprovado ficou muito mais baixa do que antes. Mas o que isso quer dizer para o futuro? Gosto de falar que a maior questão na Física moderna é como juntar a Física Quântica (que explica como funcionam coisas muito pequenas, a exemplo das partículas subatômicas) com a teoria da gravidade de Einstein. São duas teorias superimportantes, e estamos estudando cada uma separadamente há muitos anos. Nunca conseguimos encontrar nada errado com nenhuma delas. Não conseguimos juntá-las especificamente. Ao tentar usá-las juntas, cria-se alguns paradoxos. Por causa desses paradoxos, sabemos que alguma coisa está faltando. Quando comecei meu doutorado, pensei: quero usar o buraco negro no espaço para testar teorias fundamentais, algo que não havia sido feito ainda. E durante o meu doutorado, não só vimos as primeiras observações de ondas gravitacionais, que foi um ótimo teste de teoria fundamental usando o buraco negro no espaço, como também agora essas imagens deles, que é outro maravilhoso teste da teoria de Einstein. Presenciamos o início de uma era astrofísica de buraco negro no espaço como laboratórios.          

 


Colaborou: Juliano Carvalho Bento, físico com bacharelado e mestrado pela Universidade Estadual de Campinas (Unicamp).