Astrofísico propõe enviar uma nave espacial para estudar um buraco negro.

Os buracos negros estão entre os objectos mais enigmáticos do Universo - uma fama que não melhora com a dificuldade em observá-los de forma directa.

Como estes objectos ultra-densos não emitem luz detectável, somos obrigados a estudá-los a partir do efeito que exercem no espaço à sua volta, e muitas vezes a partir de grandes distâncias através do espaço-tempo. Ainda assim, pode existir outra maneira de obter informação mais directa sobre estes pesos-pesados cósmicos.

“Eu estava à procura de uma forma completamente nova de estudar buracos negros”, disse à ScienceAlert o astrofísico Cosimo Bambi, da Universidade de Fudan, na China, “e apercebi-me de que uma missão interestelar ao buraco negro mais próximo não é irrealista - mas ninguém a tinha proposto.”

Porque é que um buraco negro é tão difícil (e tão valioso) de estudar

Os buracos negros produzem os campos gravitacionais mais intensos do Universo - tão fortes que nem a luz consegue atingir a velocidade de escape necessária para se libertar da sua atração. Embora já saibamos bastante sobre o seu comportamento, o que desconhecemos continua a superar largamente o que compreendemos.

Além disso, o regime gravitacional de um buraco negro seria um dos melhores ambientes do Universo para pôr à prova a relatividade geral: oferece condições extremas que não existem noutro local e que levariam a teoria aos seus limites. Uma sonda em órbita de um buraco negro poderia realizar testes e recolher medições do buraco negro impossíveis de fazer a partir da Terra.

“Não sabemos qual é a estrutura de um buraco negro, nomeadamente da região no interior do horizonte de acontecimentos. A relatividade geral faz previsões claras, mas algumas delas são certamente incorrectas”, afirmou Bambi. “Os buracos negros são, por isso, laboratórios ideais para encontrar possíveis desvios às previsões da relatividade geral.”

A proposta: uma missão de exploração a um buraco negro próximo

Na sua proposta, Bambi descreve a viabilidade física de uma missão de exploração de um buraco negro e concentra-se nos dois primeiros obstáculos que teriam de ser ultrapassados: em primeiro lugar, identificar um alvo adequado; em segundo, a tecnologia necessária.

Convém sublinhar que se trata de um plano para o longo prazo. A tecnologia actual não está pronta para uma missão deste tipo, e as distâncias envolvidas implicariam um tempo de viagem de décadas. Ainda assim, qualquer percurso começa com um primeiro passo - e sem esse passo, a viagem nunca chega a acontecer.

1) Encontrar um alvo: quão perto está o buraco negro mais próximo?

O primeiro grande entrave é localizar um buraco negro que valha a pena visitar. Actualmente, o buraco negro conhecido mais próximo da Terra encontra-se a cerca de 1,565 anos-luz. Na prática, é demasiado longe. No entanto, é possível que existam buracos negros bem mais próximos.

Quando estão “quietos” no espaço, sem interacções evidentes, os buracos negros são difíceis de detectar. Ainda assim, os astrónomos estão a melhorar a capacidade de os identificar através da forma como o seu campo gravitacional deforma o espaço-tempo circundante. Descobrir um buraco negro nas proximidades na próxima década, mais ou menos, não está fora do domínio do possível.

“Acho que só precisamos de ter ‘sorte’ e encontrar um buraco negro a 20 a 25 anos-luz. Isto não depende de nós, claro. Se existir um buraco negro a 20 a 25 anos-luz do Sistema Solar, conseguimos desenvolver a tecnologia para uma missão destas”, explicou Bambi.

“Se o buraco negro não estiver a 20 a 25 anos-luz, mas ainda estiver a 40 a 50 anos-luz, os requisitos tecnológicos são mais exigentes. Se o buraco negro estiver a mais de 40 a 50 anos-luz, receio que tenhamos de desistir.”

2) Chegar lá: velocidade, energia e uma viagem de décadas

O passo seguinte é perceber como chegar ao destino. Para isso, seria preciso desenvolver uma nave capaz de viajar a velocidades até um terço da velocidade da luz, inicialmente impulsionada por lasers baseados na Terra e, depois, por energia solar (ou estelar) ao longo do percurso - uma viagem na ordem dos 70 anos.

“Duas ou mais sondas a orbitar o buraco negro seriam a melhor opção”, disse Bambi.

“Em termos gerais, precisamos que a sonda se aproxime o máximo possível do buraco negro e, depois, se separe numa sonda principal (nave-mãe) e em muitas sondas pequenas. Se estas sondas conseguirem comunicar entre si através da troca de sinais electromagnéticos, conseguimos determinar as suas trajectórias exactas em torno do buraco negro e como os sinais electromagnéticos se propagam à volta do buraco negro.”

Depois, quaisquer dados enviados pelas sondas regressariam à Terra à velocidade da luz; a uma distância de 20 anos-luz, isso significaria mais 20 anos de espera até a informação chegar, resultando numa duração total da missão de cerca de um século.

É muito tempo, mas faz sentido pensar nisso desde já - mesmo antes de se descobrir um buraco negro próximo - porque uma missão deste tipo exigiria um planeamento muito extenso. E, segundo Bambi, os resultados compensariam claramente.

“Eu esperaria observar desvios às previsões da relatividade geral e algumas pistas para desenvolver uma teoria para além da relatividade geral”, disse à ScienceAlert.

Num comunicado, acrescenta: “Pode soar mesmo louco e, em certo sentido, mais perto da ficção científica. Mas as pessoas diziam que nunca iríamos detectar ondas gravitacionais porque são demasiado fracas. Detectámos - 100 anos depois. As pessoas achavam que nunca iríamos observar as sombras de buracos negros. Agora, 50 anos depois, temos imagens de dois.”

A proposta foi publicada na iScience.