IA cria o vídeo de maior resolução já feito de um jato de buraco negro supermassivo
Astrônomos produziram, pela primeira vez, o vídeo de maior resolução já registrado de um jato relativístico lançado por um buraco negro supermassivo. O feito foi possível graças à combinação de quase três décadas de observações com um novo modelo de aprendizado de máquina, capaz de reconstruir o movimento do material e aprimorar a qualidade das imagens obtidas. O estudo foi publicado na revista Nature e abre caminho para aplicações futuras em projetos de observação de buracos negros.
O objeto analisado está localizado no centro da galáxia 3C 345, classificada como um blazar, uma categoria de galáxia extremamente ativa cujo núcleo emite um potente jato de matéria composta por gás e plasma a velocidades próximas à da luz. No coração dessa galáxia reside um buraco negro supermassivo que, segundo os pesquisadores, pode estar orbitado por um segundo buraco negro, formando assim um sistema binário. O comportamento variável desse jato intriga a comunidade astronômica há décadas, e a produção do vídeo representa um avanço significativo na tentativa de compreender sua dinâmica interna.
Para reconstruir o movimento do jato, a equipe utilizou 116 imagens registradas entre 1995 e 2022, obtidas por meio de técnicas de interferometria em rádio, que combinam sinais de vários telescópios para simular um instrumento de alta resolução. As imagens foram então processadas pelo Kine, um algoritmo de aprendizado de máquina baseado em redes neurais, sistemas computacionais inspirados no funcionamento do cérebro humano, treinados para reconhecer padrões em grandes volumes de dados. Em vez de analisar cada imagem de forma isolada, o algoritmo permitiu visualizar como o plasma se desloca ao longo da estrutura do jato, gerando uma sequência contínua e muito mais detalhada do que as abordagens convencionais conseguem oferecer.
O método proporciona uma resolução aproximadamente quatro vezes maior do que as técnicas tradicionais e um contraste 140 vezes superior, segundo os pesquisadores. Parte da equipe também participou do Event Horizon Telescope, o projeto responsável por produzir a primeira imagem já registrada de um buraco negro supermassivo, o que reforça a relevância do método para futuros estudos sobre esses objetos extremos. Os próprios cientistas afirmam que o algoritmo de aprendizado de máquina provavelmente poderá ser utilizado quando for possível produzir o primeiro vídeo do horizonte de eventos, a fronteira além da qual nada, nem mesmo a luz, consegue escapar da gravidade de um buraco negro.
O vídeo apresenta três perspectivas complementares do jato. A primeira mostra a intensidade total da emissão, revelando o brilho das diferentes regiões. A segunda utiliza a polarização, uma propriedade da luz que indica a orientação do campo magnético, permitindo inferir a estrutura magnética ao redor do jato. A terceira apresenta o fluxo óptico, que representa a velocidade projetada do material em movimento. Juntas, essas três camadas de informação oferecem uma visão multidimensional do fenômeno.
A alta resolução possibilitou estudar com detalhe sem precedentes a velocidade do plasma presente no jato. As imagens revelam um efeito aparentemente paradoxal: o material expelido parece se deslocar mais rápido do que a velocidade da luz. Esse fenômeno, conhecido como movimento superluminal aparente, não representa uma violação real das leis da física. O efeito surge por causa da geometria da observação, já que tudo o que é visto no espaço aparece projetado em uma espécie de abóbada celeste bidimensional, enquanto os objetos reais se movimentam em três dimensões. Devido ao ângulo pelo qual esses jatos são observados, materiais que se deslocam muito próximos à velocidade da luz podem aparentar viajar várias vezes mais rápido do que ela.
A equipe calculou que a maior parte do gás se desloca entre nove e doze vezes a velocidade da luz na velocidade aparente projetada. Curiosamente, as regiões mais brilhantes do jato apresentam velocidades aparentes entre dez e treze vezes a velocidade da luz. Esse resultado surpreendeu os pesquisadores, pois havia a expectativa de que essas regiões mais luminosas fossem frentes de choque, regiões onde o plasma colide e comprime a matéria, e que, portanto, deveriam se mover muito mais rapidamente do que o material ao redor. Os dados, no entanto, não apontaram nessa direção.
Os autores afirmam que não encontraram evidências de que os componentes brilhantes em movimento sejam regiões fortemente afetadas por choques, como havia sido proposto em estudos anteriores. A interpretação baseada em frentes de choque também perdeu força devido à ausência de correlação entre as estruturas brilhantes e os picos de polarização. Embora isso não elimine completamente a hipótese, as observações levantam novas questões sobre o que realmente acontece nesses misteriosos jatos relativísticos e demonstram o potencial do aprendizado de máquina para transformar a forma como os astrônomos estudam os fenômenos mais extremos do universo.
