O que sabemos hoje sobre os buracos negros? Disse, numa entrevista recente, ser impossível provar a sua existência. É de facto assim?  

Essa é uma questão transversal a quase tudo o que existe. Que provas é que temos da existência de um átomo? A ciência formula um modelo, constrói um paradigma e depois testa-o – ou esse paradigma sai fortalecido ou surgem dados e observações que o contradizem e o paradigma é abandonado. A teoria de Newton, que foi válida durante dois séculos, foi abandonada há exatamente cem anos, porque se observou a deflexão da luz de uma estrela pelo Sol.

A experiência de Eddington, que observou e fotografou um eclipse em São Tomé e Príncipe, permitiu comprovar a teoria de Einstein,  contrariando a teoria de Newton. 

Exatamente. Com os buracos negros acontece o mesmo. Só que, devido à sua natureza, mesmo dentro da teoria onde os buracos negros se inserem, é impossível testar com 100% de certeza todas as previsões. Porque, por definição, um buraco negro é um objeto do interior do qual a luz não sai, aliás nada sai. E também porque, na vizinhança do buraco negro, o tempo para. Se enviar para lá um astronauta com instrumentos,  começaremos a receber dados cada vez mais espaçados, porque o tempo abranda infinitamente na superfície do buraco negro a que nós chamamos horizonte de eventos, o limite entre poder e não poder voltar para trás. É um objeto muito peculiar, muito excitante – o que aliás explica que haja grupos inteiros de investigação a dedicarem-se ao estudo dos buracos negros. 

E o que é que se sabe hoje?

Até há três anos, o que sabíamos era que a teoria da relatividade geral parecia permitir a formação de buracos negros e que, nalguns casos, essa parecia ser mesmo a única possibilidade. Estrelas mais maciças, como o Sol, vivem, queimam o combustível nuclear que têm para queimar e, no final, porque a gravidade já não é compensada por forças de pressão, não conseguem aguentar e morrem. Mas tudo isto eram modelos teóricos. Ao longo de décadas, fomos percebendo que realmente havia objetos no céu que tinham muita massa, eram escuros e que só eram compatíveis com buracos negros, mas daí até haver uma prova forte vai uma distância muito grande. Até que, em 2015, observámos pela primeira vez ondas gravitacionais vindas de um destes objetos e verificámos que o sinal era exclusivamente compatível com o facto de se tratar de buracos negros. 

 

E isso não permite atestar a sua existência?

Não é uma prova. Eu consigo imaginar um objeto muito estranho que, em vez do horizonte de eventos, tem uma parede qualquer à volta, etc.... Só que ainda ninguém viu matéria na terra que conseguisse formar este objeto. Então, a informação só é compatível com um buraco negro.

Em abril, surgiu a primeira fotografia de um buraco negro, registada pelo Event Horizon Telescope (EHT). O que é que essa imagem veio acrescentar?

Os buracos negros são um vazio distorcido, que pode colidir e emitir flutuações no tecido do espaço-tempo,  que se chamam ondas gravitacionais — foi essa informação que nos trouxe o LIGO (Observatório de Ondas Gravitacionais por Interferómetro a Laser), em 2015. O que aconteceu recentemente é que, pela primeira vez, foram feitas observações de buracos negros através de luz. Em finais de 2018, a experiência alemã Gravity viu uma nuvem luminosa mesmo ao pé do horizonte de eventos do buraco negro que está no centro da nossa Galáxia. E mais: viu esta nuvem luminosa mover-se, num movimento que perfeitamente compatível com a previsão da relatividade geral para a superfície do buraco negro. Depois, quase em simultâneo, o consórcio internacional  EHT trouxe ao mundo uma imagem espetacular, luminosa. Esta imagem é a luz que vem de matéria que está em órbita em torno de um buraco negro, na galáxia M87, que está muito mais longe do que o buraco negro da nossa galáxia, mas é muito maior. Portanto, agora temos observações da luz e observações das ondas gravitacionais – e todas elas apontam para objetos que são compatíveis com buracos negros. É a prova mais forte que temos. 

E o que é que a sonda LISA (Laser Interferometer Space Antenna) espera poder acrescentar?

As experiências do LIGO são feitas com espelhos que refletem luz laser, que depois é sensível à passagem das ondas gravitacionais, colocados a 4 km de distância — e este número é importante. É uma espécie de olho para ver ondas gravitacionais, mas um olho que não vê muito bem, porque o aparelho está assente na Terra e esta está sempre a rodar. Ou seja, o LIGO viu realmente ondas gravitacionais, mas não de uma forma nítida. Agora, o objetivo da LISA é ver ondas gravitacionais da forma mais nítida possível e o mais longe possível. Poder ver buracos negros basicamente até aos confins do Universo, os mais velhos, e também os maiores. São três satélites que estarão a orbitar em torno da Terra, que em vez de distarem 4 km entre si, vão estar separados por um milhão de quilómetros, o que é uma enormidade. 

Conseguirá ver mais e melhor. 

A LISA vai ver buracos negros com a massa de um milhão ou mil milhões de sóis. Tudo o que seja buraco negro a emitir ondas gravitacionais, a LISA vai ver. Queremos saber como nasceram, quantos são... E sobretudo, e é esta a questão que mais me interessa, estudar a região do buraco negro com uma precisão que o LIGO não tem. Mais uma vez, não conseguiremos provar que os buracos negros existem. Mas com a LISA vamos chegar tão perto do horizonte de eventos que, às tantas, a questão já começa a ser irrelevante.

Quando é que a LISA estará no espaço? 

Uma das datas-chave da missão já aconteceu, com o lançamento do teste LISA Pathfinder, há dois anos. O objetivo era ver se a experiência conseguia voar e se tinha a sensibilidade e a nitidez que tínhamos projetado e foi um sucesso. Não só a nave voou, como a LISA mostrou uma nitidez dez vezes superiores à esperada, o que surpreendeu imenso até quem fez a experiência. 

Qual é o passo seguinte?

No próximo ano, vai ser constituída a equipa científica, que tem de perceber como é que vai receber os dados e como é que os vai tratar. A missão tem três líderes: eu, em Lisboa, e outros dois investigadores, nos Estados Unidos e em Milão; e sabemos que o voo se vai realizar entre 2030 e 2034. Depende muito das diversas peças que estão a ser construídas, das datas para o lançamento de satélites na atmosfera, etc...

São três satélites e há uma sonda que basicamente vai estar a orbitar o sol, atrás da Terra, um aparelho tão sensível que vê buracos negros ou até algumas estrelas que tenham nascido e gerado ondas gravitacionais pouco tempo após o início do Universo.

 

Em teoria, a LISA pode vir a pôr em causa a Teoria da Relatividade?

Pode, claro. A missão tem três objetivos. O mais clássico é astrofísico. Como é que os buracos negros nasceram? Será que foi pela morte de estrelas, que foram absorvendo matéria até dar origem a buracos negros com milhares e milhões de sóis? E como é que eles cresceram? Como é que interatuam? Onde estão e quantos são? São questões que, em princípio, só requerem a física que a gente conhece, embora muitíssimo complexa.

Depois, o segundo objetivo, implica responder a perguntas ligadas à cosmologia. O que é o Big Bang? Como é que o universo nasceu? Quando nasceu? Quais eram as condições mesmo no início o universo?

E, finalmente, o terceiro propósito, que é a questão que está mais perto de mim. Dado que a LISA vê tão bem, posso começar a questionar a Einstein, a teoria que dá origem a esses buracos negros. Será que a teoria de Einstein é mesmo a palavra final na descrição da gravidade? Os buracos negros existem, ou será que ao pé daquilo que se julgava que era o horizonte de eventos afinal existe estrutura?

Porque é tão importante fazer essas perguntas?

Por exemplo, nós nunca conseguimos casar a relatividade geral com a mecânica quântica. E uma das razões é exatamente porque a relatividade geral tem alguns problemas, nomeadamente relacionados com os buracos negros, coisas que não conseguimos entender. Talvez o buraco negro não se forme. Talvez se forme uma coisa que parece um buraco negro, mas não é. Há muitas razões para querermos estudar a região próxima da superfície, que nunca se vai ver tão bem e esta é uma oportunidade única. A missão é tão importante que a NASA voltou e até a China quer entrar na LISA.

A investigação na área espacial atravessa um bom momento. 

Completamente. Não tem havido desinvestimento nos EUA e tem havido mais investimento por parte da Europa, da Índia e da China. Nos últimos anos, as agências perceberam que o futuro são as ondas gravitacionais e também se tornou evidente que experiências como o CERN, aceleradores de partículas, que durante décadas eram o grande motor de descoberta, começaram a atingir o seu limite. Agora, para se fazer algo muito melhor, seria um investimento tremendo. Mas talvez não seja preciso construir aceleradores na Terra, o Universo é um laboratório enorme! 

No país, a mais recente novidade é a criação da Portugal Space, a agência espacial portuguesa. É uma boa notícia?

Só o facto de se começar a instituir algo como uma agência espacial é um ótimo sinal. Ainda não vi medidas concretas, pelo menos nesta área das ondas gravitacionais, mas acredito que venham aí. Em Portugal, existe uma enorme comunidade académica a trabalhar nesta área e é uma comunidade muito competitiva, que está a fazer um trabalho de enorme relevância. 

Tem também crescido o número de empresas ligado ao setor espacial. Há uma boa relação entre estes dois mundos?

Ainda não. É injusto dizer que a universidade está de costas voltadas para as empresas, tanto como o contrário. Mas seria importante as pessoas começarem a colaborar, sentarem-se à mesa e conversarem. Falta algum entrosamento de forma a que as coisas fluam mais eficientemente e melhor, mas não me parece que haja reticências das partes envolventes. Tem de haver um mediador, e talvez a agência espacial sirva para isso. 

Parceria Polígrafo | Fundação Francisco Manuel dos Santos

Notificações

Na sua rede favorita

Siga-nos na sua rede favorita.