Astrofísicos descobriram que alguns buracos negros emitem ondas sonoras rítmicas, como tambores cósmicos.

Black holes deveriam ser silenciosos. Sem ar, sem som, apenas gravidade e luz engolidas por completo. No entanto, um conjunto crescente de observações sugere que alguns destes gigantes agitam o que os rodeia com tanta força que emitem ondas rítmicas de pressão - como um maço a bater numa pele de tambor, só que o tambor é um halo de gás superquente e o maço é a própria gravidade. O resultado é uma batida que não se ouve no espaço, mas que se sente nos dados. E, com um pouco de tradução, pode mesmo ser escutada.

A equipa tinha pegado numa curva de luz em raios X de um buraco negro e deslocou-a para a gama que os nossos ouvidos conseguem captar. Por um segundo, pensei que fosse o meu próprio pulso nos auscultadores. Um gráfico no ecrã tremia como um metrónomo lento, enquanto um estudante contava por cima, sobrancelhas erguidas, meio a rir, meio atónito. Todos já tivemos aquele momento em que uma música inesperada nos prende com uma única batida. O universo estava a marcar o tempo.

Quando a gravidade marca o compasso

Os astrofísicos descobriram que alguns buracos negros não se limitam a tremeluzir - pulsão. O brilho da matéria a espiralar para dentro pode subir e descer num padrão quase regular, criando aquilo a que os cientistas chamam oscilações quase periódicas. Em enxames de galáxias ricos, a mesma gravidade pode comprimir e rarefazer gás quente, empurrando ondas de pressão que se propagam para fora em anéis. Pense numa pedra atirada para um lago cósmico, excepto que a “pedra” pesa milhões de sóis. A metáfora que pegou é simples e pegajosa: tambores cósmicos.

O enxame de galáxias de Perseus forneceu o exemplo de cartaz. Imagens de raios X do Chandra revelaram ondulações no gás brilhante em torno do buraco negro central, um padrão que se traduz numa nota muito abaixo da audição humana - cerca de 57 oitavas abaixo do dó central. A NASA “sonificou” depois os dados para que pudéssemos ouvir o contorno da onda. Entretanto, mais perto de casa, pequenos buracos negros na nossa galáxia, como o GRS 1915+105, mostram pulsações em raios X a dezenas de ciclos por segundo. Uma doutoranda contou-me que elevou uma oscilação de 67 hertz para uma gama de sintetizador, e o laboratório ficou em silêncio quando a batida acertou em cheio no peito.

Então, de onde vêm estes “tambores” se o espaço não tem ar? O som é apenas uma onda de pressão, e o universo tem muita pressão no gás quente em torno dos buracos negros. À medida que discos magnetizados de plasma se agitam e jactos perfuram para fora, eles mexem no meio circundante em ondulações rítmicas. Em binários de raios X, as oscilações provavelmente seguem pontos quentes a orbitar perto do limite, ou ondas no próprio disco, com o andamento definido pela massa e pela rotação. Quando buracos negros se fundem, o horizonte recém-nascido “ressoa” com “tons” gravitacionais antes de assentar - como um sino após uma pancada. Sistemas diferentes, a mesma ideia: a gravidade escreve um compasso na matéria e no espaço-tempo.

Como os cientistas “ouvem” um buraco negro

O truque é a tradução. Os investigadores começam com curvas de luz - brilho ao longo do tempo - captadas em raios X ou em rádio. Extraem as frequências mais fortes do sinal e depois escalam-nas para a banda audível humana. Isso implica comprimir o tempo, deslocar a altura (pitch) e, por vezes, empilhar vários “instrumentos” de diferentes comprimentos de onda numa única faixa. Também se pode fazer o processo inverso, mapeando áudio de volta para visuais, para que olhos e ouvidos encontrem o mesmo ritmo. Quando é bem feito, o ouvido apanha padrões que o olhar pode deixar passar.

É aqui que os mitos entram. Ninguém está a pôr um microfone no espaço; o que se ouve é um retrato de dados, não um som bruto. As ondas de pressão num enxame são reais, mas a nota audível é uma tradução fiel, não uma gravação no ar. Sejamos honestos: ninguém faz isto todos os dias. E isso é normal - estas sonificações não são truques. São ferramentas que destacam andamento, estabilidade, deriva. Tornam a batida suficientemente real para se discutir em reuniões, e isso é metade do trabalho.

Os cientistas, tal como os músicos, discutem “groove”. Aquele ressalto no espectro de potência é um ritmo apertado, ou apenas ruído numa sala cheia?

“Quando o padrão se mantém entre instrumentos - raios X, rádio, até ondas gravitacionais - começas a confiar no tambor”, disse-me um investigador com um sorriso.

Mantêm uma pequena lista de verificação à mão:

• Que meio está a vibrar - gás quente, o disco de acreção, ou o próprio espaço-tempo?
• Quão estável é a frequência ao longo de semanas, meses ou anos?
• O andamento bate certo com o que a massa e a rotação prevêem?
• Estamos a empilhar sinais de forma honesta, sem filtragens desejosas?
• O que faria a batida derivar, e vemos essa deriva?

Porque importa o ritmo do universo

Estas batidas não são apenas bonitas. São réguas. Uma oscilação estável fixa quão depressa a matéria orbita perto do ponto de não retorno, e isso liga-se directamente à massa e à rotação do buraco negro. Uma onda repetida num enxame de galáxias mapeia como a energia retorna ao seu ambiente, dizendo-nos porque é que algumas galáxias conseguem formar estrelas e outras ficam famintas. O “toque” após a fusão de buracos negros testa se o espaço-tempo se comporta exactamente como Einstein prometeu, ou se uma nota nova se infiltra vinda de física inédita. Ondulações rítmicas tornam-se diagnósticos - fáceis de ouvir, profundos de decifrar.

Há algo de humano na forma como nos agarramos a uma batida. Os dados podem ser espigados e difíceis de amar; um ritmo convida-nos a aproximar. Os músicos falam de “pocket” e “feel”, os cientistas de coerência e factor de qualidade, mas ambos se inclinam da mesma maneira quando o tempo encaixa. Talvez por isso estas descobertas circulem tão depressa online. Um gráfico passa no feed. Clicas, ouves, aumentas o volume. O cosmos dá-te um padrão e pergunta-te o que fazes dele.

E os padrões estão a mudar com melhores “ouvidos”. Missões de raios X de próxima geração vão carimbar fotões no tempo com uma precisão fulminante, apanhando micro-batidas que antes se esbatiam. Redes de rádio vão seguir bolhas insufladas por jactos, fotograma a fotograma, enquanto depositam anéis de pressão em câmara lenta. Detectores do tipo LIGO estão à caça do toque limpo de um horizonte recém-nascido, o batimento cardíaco do buraco negro logo após a colisão. É tudo uma só história: a gravidade, a deixar marcas que se podem contar.

Como ouvir como um cientista em casa

Pode experimentar isto com dados públicos. Vá buscar uma curva de luz em raios X a um arquivo como o HEASARC, escolha um binário com buraco negro propenso a explosões e carregue-o num notebook. Calcule um espectro de potência para encontrar picos e depois reamostre a série temporal para trazer o mais forte para a gama audível - digamos, 100 a 1.000 hertz. Use uma biblioteca simples de áudio para gerar um ficheiro WAV. Se tiver, sobreponha uma segunda faixa de rádio ou óptico. Toque-as em simultâneo e repare onde os acentos alinham ou derivam. A batida ou aperta, ou não.

Não se preocupe com perfeição à primeira. Comece com segmentos curtos, porque ficheiros longos podem esconder um andamento que só existe durante um minuto. Atenção aos artefactos - ciclos do instrumento e órbitas de satélites entram como ritmos falsos. Se o seu pico se mexe por todo o lado, isso ainda pode ser uma história; os discos respiram, os jactos têm soluços, as galáxias arrotam. Pergunte a si mesmo o que poderá estar a pulsar, e a que escala. Irá mais longe ao dizer o óbvio em voz alta do que a polir um gráfico vistoso em que ninguém confia.

Notas de campo de quem faz isto todos os dias tendem a ser directas e calorosas.

“Se parece demasiado limpo, provavelmente filtraste-lhe a alma”, disse um analista. “Deixa algum ruído. O espaço real é confuso.”

Uma folha de cola rápida ajuda a manter a honestidade:

• Traduzir, não dramatizar: manter intactas as razões entre frequências.
• Etiquetar cada deslocamento - compressão temporal, escala de altura, filtros.
• Comparar entre bandas antes de se apaixonar por uma só faixa.
• Documentar os nulos: onde a batida desaparece também é dado.
• Partilhar o código. O seu eu do futuro vai agradecer ao seu eu do passado.

O que isto muda na forma como sentimos o céu

Depois de ouvir um buraco negro a pulsar, não consegue deixar de o ouvir. As galáxias deixam de ser redemoinhos silenciosos e passam a ser salas com acústica - algumas a zumbir, outras abafadas, outras a soar como catedrais. Essa mudança importa, não apenas para cientistas, mas para qualquer pessoa que precise que o cosmos seja menos abstracto. A imagem do tambor não resolve tudo, mas dá-nos uma pega que se segura mesmo num dia atarefado. É um lembrete de que o universo não está apenas lá fora. Está a tocar - e nós estamos a aprender o andamento.

Ponto-chave	Detalhe	Interesse para o leitor
Os buracos negros podem gerar “som”	Ondas de pressão em gás quente e pulsações de raios X quase periódicas funcionam como uma batida	Torna tangível, através do ritmo, um processo invisível
Ouvir exige tradução	Os dados são escalados no tempo e a altura é deslocada para a banda audível	Mostra como ouvir de forma crítica, não ingénua
As batidas revelam física	As frequências seguem massa, rotação, retroacção e “ringdowns”	Explica porque é que uma batida cósmica cativante realmente importa

FAQ:

• Os buracos negros fazem mesmo som? Não no vácuo em si, mas podem gerar ondas de pressão no gás próximo, e podemos traduzir essas ondas - e alterações rítmicas na luz - para áudio.
  
• Qual é o “tambor cósmico” mais famoso? O buraco negro central do enxame de Perseus, que envia ondulações equivalentes a uma nota muito abaixo da audição humana, mais tarde sonificada por equipas da NASA.
  
• A batida é sempre constante? Muitas vezes é “quase periódica”, ou seja, mantém-se durante algum tempo e depois deriva. Essa deriva pode ser uma pista sobre mudanças nas condições do disco ou na actividade do jacto.
  
• Posso ouvir uma eu próprio? Sim. Muitos observatórios publicam sonificações e curvas de luz em bruto. Com algumas linhas de código, pode criar a sua própria versão e comparar.
  
• O que nos diz o ritmo? A frequência e a estabilidade apontam para a massa e a rotação do buraco negro, para como injeta energia no seu ambiente e para se o espaço-tempo ressoa como a teoria prevê.