‘Buraco-Negro’ – o Motor mais eficiente do Universo

“Buracos negros são as máquinas mais eficientes em todo o universo… A energia liberada pela matéria que cai neles é expelida sob a forma de jatos de partículas, viajando perto da velocidade da luz. E, embora ainda não se saiba ao certo quais os mecanismos envolvidos na produção desses jatos — a ideia é que as linhas do campo magnético interagem…de tal modo… — que funcionam como se fossem a ‘tira elástica’ de um gigantesco estilinguearremessando para fora, a matéria que entra em sua direção.”  (Christopher Reynolds)

ChandraO impacto ambiental dos ‘buracos negros’ é talvez…um conceito distante e esotérico, mas os astrônomos Christopher Reynolds e Steve Allen … usaram recentes dados do ‘Observatório de Raios-X Chandra/NASA’ para estimar – diretamente…sua eficácia.  Seus cálculos mostram…que estes são…a princípio… os mais eficientes motores de combustão universal, com altíssima fração da energia consumida, convertida em trabalho.  E Steve Allen…Instituto de Astrofísica e Cosmologia da Universidade de Stanford, explica:

“Assim como nos carros… – é fundamental conhecer sobre a ‘eficácia de combustão’ dos BNs. Sem essa informação, não sabemos o que se passa        sob o ‘capô‘, por assim dizer… ou, o que o ‘motor‘ é capaz de produzir”.

Allen e colegas utilizaram o telescópio Chandra de Raios X da NASA para analisar 9 BNs supermassivos encontrados no centro de galáxias elípticas relativamente próximas, entre 50 a 400 milhões de anos-luz de distância… Pensava-se que esses buracos negros, apesar de possuírem até 3 bilhões de vezes a massa do Sol fossem relativamente tranquilos, com geração bem menor de radiação do que, por exemplo os ‘quasares‘… apesar de bastante combustível à disposição. As novas descobertas do Chandra revelam – no entanto, que a maior parte da energia liberada pela matéria que cai em direção a um BN supermassivo, se encontra na forma de jatos de alta energia — viajando a uma velocidade próxima à da luz… para fora do buraco.

“Esse é um passo importante na compreensão de como esses jatos                 podem ser lançados – a partir de ‘discos de gás magnetizados’…à           beira do “horizonte de eventos” de um buraco negro”…disse Allen.    

Quasares” são corpos celestes jovens e luminosos, da família dos “buracos negros“, que emitem uma luz intensa…à medida que devoram matéria. Costumava-se acreditar que no  centro de enormes galáxias elípticas, fossem menos poderosos, ejetando a maior parte da matéria antes de conseguir consumi-la. Mas agora, com os dados coletados do ‘Chandra‘, os astrônomos Allen… da Universidade de Stanford – e Reynolds… da Universidade de Maryland… – EUA…revelaram que tais buracos negros são tão ativos quanto os quasares.

A eficiência dos buracos negros foi estimada em 2 etapas…  —  Inicialmente, imagens do Chandra foram usadas para estimar quanto combustível existiria, na região interior das galáxias, para alimentar os jatos dos buracos negros. – A seguir…as deformações no gás galático foram usadas para avaliar a energia necessária para produzi-las… — A surpresa veio quando o ‘Chandra’ revelou que, apesar da matéria no entorno dos buracos negros emitir pouca luz, ou raios X, impulsionavam jatos de partículas em alta energia, em até 90% da velocidade da luz…abrindo cavidades, e criando enormes bolhas no anel de gás quente ao redor.

Ao observar diretamente essas ‘bolhas’, e a quantidade total de gás disponível, foi possível determinar o ‘grau de eficácia’ em que esses       motores galáticos transformam matéria em energia. Uma quantia       ínfima de ‘combustível‘ … – gera ‘jatos‘ de extraordinário poder.

Enquanto parte do gás inicialmente puxado para os buracos negros é simplesmente desintegrado pela atividade energética do disco de acreção, uma fração significativa eventualmente se aproxima do ‘horizonte de eventos’…Neste ponto, o buraco negro converte este combustível…com altíssima eficiência…em poderosos jatos, lançando matéria a velocidades relativísticas… – Conforme, em detalhes, assim explica Allen:

“No lançamento dos jatos, em termos relativísticos (E = mc²), os BNs convertem…em energia… 2,5% da massa de repouso do gás atraído”.

Todos buracos negros – jovens ou não, são muito eficientes na produção de energia; nunca parecendo perder seu rendimento, apenas colocando energia para fora… – de diferentes formas, em diferentes fases. Dessa forma, compreender o funcionamento        dos buracos negros tem implicações importantes na explicação da evolução galática.      Isto porque, como mostra o estudo…a energia transferida por jatos do buraco negro,      para o gás quente – pode impedir seu resfriamento – evitando assim que bilhões de      novas estrelas se formem. Por esse mecanismo… limites rigorosos são colocados na          taxa de crescimento das maiores galáxias — impedindo sua desordenada expansão.

“Esses buracos negros são muito eficientes…mas também leva um tempão para reabastecê-los, vários milhões de anos, na verdade”… comentou Allen… “Porém,               se um carro tivesse a mesma eficiência…faria 1 bilhão de kms… – com apenas 4         litros de gasolina“… retrucou Reynolds. # (texto base) (2006) consulta (2014)  ***************************************************************************

Buracos negros proporcionam o ritmo no ‘coração‘ das Galáxias                            “O criador do universo nada mais é do que o processo aleatório e estatístico                        de sua própria auto-organização“… (Lee Smolin… – ‘A Vida do Cosmos’)

Galáxia M84 X-ray: NASA/CXC/MPE/A.Finoguenov, et al; Radio: NSF/NRAO/VLA/ESO/R.A.Laing, et al; Optical: SDSS

Galáxia M84 – X-ray: NASA/CXC/MPE/ – Radio: NSF/NRAO/VLA/ESO – Optical: SDSS

Esta imagem composta — mostra uma enorme galáxia elíptica no aglomerado de Virgem (M84), cerca de 55 milhões de anos-luz da Terra…O gás quente do entorno está em azul — na imagem do Observatório de Raios-X ‘Chandra’…e, numa radiofoto do “Very Large Array” surge vermelho; enquanto na imagem de fundo do ‘Sloan Digital Sky Survey’  é observada… – em amarelo e branco. Os poderosos “buracos negros” no centro das galáxias massivas… atuam tal ‘corações’ do sistema, bombeando    a intervalos regulares … energia para fora, e assim, ordenando seu próprio crescimento… bem como a formação estelar… segundo dados em Raios-X.

Buracos negros supermassivos…com massas de mais de 1 bilhão de sóis, foram detetados no centro de grandes galáxias. O material caindo em buracos negros provoca esporádicas rajadas de energia. Estas explosões fazem os “superBNs” capazes de influenciar o destino de suas próprias galáxias anfitriãs. A nova pesquisa mostra que os buracos negros podem bombear a energia de uma forma mais suave e rítmica… – Os cientistas além de observar, simularam como o ‘buraco negro central‘ da galáxia elíptica M84 envia ao espaço bolhas de plasma quente, aquecendo o espaço interestelar. Supõe-se que este calor reduz…tanto    a formação de novas estrelas…quanto o crescimento do próprio BN, ajudando…portanto, na estabilidade galática.

Gases interestelares só se aglutinam em novas estrelas quando o gás é frio o suficiente – sendo o aquecimento mais eficiente – nos locais onde é mais necessário…O físico Alexis Finoguenov…da Universidade de Maryland, e Instituto Max-Planck chega a comparar o buraco negro central, com um músculo cardíaco… “Assim como nosso coração bombeia periodicamente nossos sistemas circulatórios para nos manter vivos… – os ‘superBNs‘ oferecem às galáxias um componente quente…vital – para manter seu frágil equilíbrio”.

Esta descoberta ajuda a explicar um antigo paradoxo de décadas…o da existência de grandes quantidades de gás quente em torno de certas galáxias, fazendo-as aparecer brilhante ao Observatório de Raios-X Chandra. Por décadas os astrônomos ficaram intrigados com a presença do gás quente ao redor desses objetos …  Se esperava que           o gás esfriasse, para formar um monte de estrelas… – como assim explicou Mateusz Ruszkowski, professor de Astronomia da Michigan University:

“Agora, temos clara e direta evidência de que o mecanismo de aquecimento dos buracos negros é persistente – produzindo calor suficiente para reduzir significativamente a formação estelar. Essas ‘bolhas de plasma’ se devem a ininterruptas explosões periódicas de energia, e a evidência direta para tal comportamento é difícil de encontrar”.

As bolhas se formam, uma dentro da outra, por uma espécie de “efeito boneca-russa” inusitado. Uma dessas “bolhas de plasma quente” parecia estar estourando, espalhando seu conteúdo… e contribuindo ainda mais… para o aquecimento do gás interestelar ao redor… — como explicou  Christine J. Forman — astrofísica do Harvard-Smithsonian Center…Gás caótico em galáxias remotas — é visto com frequência em imagens do ‘Observatório de Raios-X Chandra’mas, é realmente impressionante a “evidência” dessa atividade persistente…vinda do buraco negro“.  

Cientistas da Universidade de Michigan – do Instituto Max-Planck… – da Universidade de Maryland … do Centro Harvard-Smithsonian      de Astrofísica…e, Universidade Jacobs (GER) contribuíram no trabalho. ‘texto base’ (2008) ***********************************************************************************

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“Buracos Negros” (uma radiografia)          

Buracos negros são alguns dos mais estranhos, e fascinantes objetos encontradas no espaço… Retratados em filmes e programas de TV … na maioria das vezes… – como portais para outra dimensão – ou… ‘aspiradores de pó’ cósmicos, sugando tudo ao seu alcance, os equívocos em torno deles são muitos, e muito bem variados.

Na realidade, buracos negros se formam quando, no final do seu ciclo de vida, estrelas de grande massa colapsam…explodindo em supernovas. Estes BNs relativamente pequenos, podem representar uma ‘semente’ para o desenvolvimento dos ‘buracos negros gigantes’, encontrados no centro das galáxias…que crescem absorvendo gás, estrelas, e outros BNs.

Se pudéssemos comprimir o Sol até um raio de 3 km…uns 4 milionésimos de seu tamanho atual, o converteríamos em um buraco negro. Para que a Terra tivesse o mesmo destino, teríamos que a comprimir até um raio de 9 mm… cerca de um bilionésimo de seu tamanho atual. – Assim, quanto menor o buraco negro, maior será o grau de compressão necessário para criá-lo. (O grau de densidade da matéria cresce com o inverso do quadrado da massa)

Para um BN de massa solar, a densidade se aproximaria dos 10e¹9 kg     por metro cúbico… – muito maior da que se dá em um núcleo atômico.   Essa é a maior densidade que se pode criar, por colapso gravitacional,       no universo atual… Um corpo mais leve que o Sol resistiria ao colapso,     pois a repulsão quântica entre partículas subatômicas, o estabilizaria.

Sendo buracos negros incrivelmente massivos – graças à relação entre massa e gravidade, possuem uma força gravitacional extremamente poderosa. Praticamente nada escapa deles – sob os termos da física clássica, até mesmo a luz é aprisionada por um BN.  Essa forte atração, porém, cria um problema de observação quando se trata de ‘buracos negros’ — os pesquisadores não podem vê-los, como veem estrelas, e outros objetos no espaço. Só podendo observá-los pela radiação emitida da poeira e gás… – quando atraídos pelos BNs.

Os mistérios de Cygnus X1

Com uma estrela, e um buraco negro de massa estelar … o BN Cygnus X-1descoberto em 1972… se encontra na constelação do Cisne… na Via LácteaEm 3 artigos publicados na edição de dezembro da revista… ‘Astrophysical Journal’, Mark Reid e Lijun Gou…do “Centro Harvard-Smithsonian”… – e Jerry Orosz, Universidade San Diego …ao estudarem este ‘sistema binário’, relataram o olhar mais profundo em um… “buraco negro“… – jamais visto até hoje.

Buracos negros estelares são menores e mais comum do que seus parentes supermassivos.  Enquanto os maiores buracos negros tendem a ser encontrados nos centros galáticos – os ‘buracos negros de massa estelar’  estão espalhados por todos os lados… – Sendo que…na Via Láctea – apesar da provável existência de algumas centenas de milhões deles… apenas alguns – atualmente… estão sendo individualmente estudados. – Esforçando-se para uma melhor compreensão desses ‘BNs estelares‘…astrônomos miraram seus telescópios para o sistema duplo estelar Cygnus X1…pioneiro nesse tipo de descoberta. – O empenho valeu a pena…fornecendo um conhecimento mais detalhado sobre sua massa e rotação – além de sua distância relativa ao Sol… – ‘Informações‘ estas, que ajudarão na atualização da nossa noção sobre buracos negros…incluindo aí – a possibilidade de indícios sobre sua evolução.

Sendo a gravidade dos BNs tão forte, que dele não escapam emissões luminosas…torna-se um desafio determinar suas principais informações… massa, rotação, e carga elétrica. Porém – desses parâmetros…nenhum poderia ser definido – até que medições precisas da distância de Cygnus X-1 fossem obtidas. – Estimativas anteriores tinham calculado…entre 5.800 e 7.800 anos-luz. Mas, como disse Lijun Gou… – “Se a estimativa da distância é tão grosseira – a… ‘velocidade de rotação‘… – poderia ser qualquer uma”… – Portanto…antes que astrônomos pudessem começar suas medições – eles precisavam determinar… o quão longe se encontra o sistema.

Usando oGrande Arranjo Baseline… um sistema de radiotelescópios que vai desde o Havaí até as Ilhas Virgens, a equipe calculou a distância mais precisa de Cygnus X-1. Eles encontraram que o BN está…a cerca de 6.070 anos-luz do Sol. – Em seguida, chegaram à conclusão que o objeto estava  se movendo muito lentamente através da Via Láctea… – a uns 15 Km/seg.

Os cientistas então…vasculharam por 2 décadas de dados do Observatório de Raios X Chandra, dos satélites RXTE e ASCA (também em raios X)…e medições em luz visível. Combinações desses dados lhes permitiram calcular que o ‘BN’ de Cygnus X-1 é quase       15 vezes mais massivo que o Sol…tornando-se assim, um dos maiores ‘buracos negros estelares’ da Via Láctea… – A partir daí então os astrônomos calcularam que o buraco negro gira mais de 800 vezes por segundo, à quase metade da velocidade da luz. – De acordo com Orosz, o seu rápido giro…combinado com sua lentidão através da galáxia,       dá dicas sobre a sua origem…pois, conforme o cientista:

“Saber que o buraco negro foi formado com uma rotação relativamente        alta – ajuda a restringir modelos de supernova… e/ou colapso estelar.”

A alta velocidade de rotação seria – provavelmente…um produto de sua formação. – Ao mesmo tempo, se Cygnus X-1 tivesse origem em uma explosão estelar tipo supernova, a força da explosão teria dado um ‘empurrão‘ – que lhe proporcionaria uma viagem mais rápida ao longo da Via Láctea. Um trabalho publicado há quase uma década sugere que      o BN foi produzido por uma implosão estelar, após uma estrela massiva colapsar…num processo de supernova. — No entanto, o buraco negro Cygnus X-1 parece ter nascido de uma morte estelar relativamente tranquila… Conforme explica Orosz:

“Neste caso não há o salto central, criador da grande onda de choque,       que gera uma supernova. Assim, um colapso linear poderia ser um     evento relativamente suave…como visto a grandes distâncias. – Essa transição permitiria a Cygnus X-1 reter sua massa e energia; o que             não acontece com a maioria dos ‘buracos negros estelares’ – durante       suas mortes extremamente violentas”. ( ‘texto base’ Novembro/2011) *****************************************************************

Os vários tipos (e tamanhos)

a) Buracos negros estelares  

Quando uma estrela queima até o último de seu combustível … ela pode entrar em colapso. Para estrelas menores, até cerca de 3 massas solares,  o  novo núcleo será uma estrela de neutrons… ou anã branca. Mas quando uma estrela maior entra em colapso, ela continua caindo sobre si, até criar um buraco negro estelar… – Os buracos negros formados pelo colapso de estrelas individuais são relativamente pequenos… – no entanto…incrivelmente densos. Tal objeto comprime de 3 ou mais massas solares ao tamanho médio de uma cidade. Isto leva a uma quantidade de força gravitacional incrível – atraindo objetos ao seu redor. – Dessa forma, os BNs consomem gás e poeira da galáxia em torno deles… e assim, crescem em tamanho.

b) Buracos negros intermediários

Físicos pensavam que buracos negros só existissem em tamanhos pequenos ou grandes… porém, pesquisas recentes têm revelado a possibilidade dos BNs intermediários. — Estes poderiam se formar, por exemplo… quando estrelas em um aglomerado colidissem numa reação em cadeia. Vários deles, contudo, ao se formarem numa mesma região, poderiam, eventualmente, se juntar no centro de uma galáxia, se tornando um BN supermassivo.

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Os círculos vermelhos na imagem do Observatório de Raios-X Chandra identificam um grupo de dezenas de buracos negros membros de sistemas binários. Com massa de 5 a 30 vezes a massa solar, se aglomeram num raio de cerca de 3 anos-luz ao redor do centro da Via Láctea, onde vive o buraco negro supermassivo Sagittarius A* (Sgr A*). Os círculos amarelos indicam fontes de raios-X que provavelmente são estrelas de neutrons, ou estrelas do tipo anã branca em sistemas binários. Sozinho, os BNs seriam invisíveis, mas como parte de um sistema binário eles agregam material da sua estrela companheira e geram raios-X.

c) Buracos negros supermassivos

São os pequenos “buracos negros”… – que povoam o universo, mas os supermassivos, dominamBuracos negros supermassivos  são milhões… ou até bilhões de vezes mais massivos que o sol…mesmo tendo um raio semelhante ao de uma estrela padrão. – É bem provável que se encontrem no centro de todas galáxias… incluindo a Via Láctea.

BNs supermassivos podem ser o resultado de centenas… — ou milhares de pequenos buracos negros que se fundem. – Grandes nuvens de gás ‘auto-colapsantes‘ também poderiam ser as responsáveis… – Uma 3ª opção, seria o colapso de um ‘aglomerado estelar’ – grupo de estrelas, em que todas colapsem juntas. — Ainda não se sabe, ao certo, como nascem esses superBNs, mas uma vez formados… – devem ‘facilmente’ crescer…a partir da poeira e gás ao redor; material abundante nos centros galáticos.

Através de imagens longínquas em raios X do ‘Telescópio Chandra‘ encontrou-se ‘indícios diretos’ da abundância de ‘BNs’ supermassivos no ‘universo primordial’. Ficou assim confirmado que…boa parte das galáxias primordiais, mais remotas, contém tais buracos negros…crescendo de forma muito rápida — ‘co-evoluindo’ dentro das “protogaláxias hospedeiras.

Esse ‘crescimento acelerado’ significa que os buracos negros detetados pelo Chandra são versões menos extremas dos ‘quasares‘. — As fontes de raios X agora detetadas são mais fracas cerca    de 100 vezes…tendo estes BNs massa mil vezes menor. – Extrapolando tais resultados, a partir da pequena área observada para o  céu inteiro – haveria pelo menos    30 milhões de buracos negros supermassivos no início do universo… Isto é 10 mil vezes superior ao número de ‘quasares’ até agora estimado para o…”universo primordial“.

buraco-negro-empoeirado

Esta concepção artística mostra os arredores do buraco negro supermassivo que se encontra no coração da galáxia ativa NGC 3783, a partir de observações da poeira acima e abaixo do disco de acreção – realizadas pelo ‘Very Large Telescope’. publicação: “Astrophysical Journal” 20/06/2013 [ESO/M. Kornmesser]

d) Quasares

São BNs supermassivos… mergulhados no centro de grandes galáxias, envoltos por um ambiente caótico…formado por espessa nuvem de poeira e gás no seu entorno…(“disco de acreção“) … o qual bloquearia suas ‘emissões energéticas‘.  Mas, algumas vezes… quando “matéria gasosa” é atraída pelo ‘buraco negro‘… ricocheteia para fora dohorizonte de eventos” – sendo arremessada, em vez de puxada ao centro. ‘Jatos brilhantes‘ com velocidades próximas à da luz são então observados a grandes distâncias, embora o ‘superBN’ continue invisível.

e) Micro-buracos negros primordiais (teóricos)                                                    O colapso estelar não é a única maneira de se criar BNs (ao menos teoricamente). No início dos anos 70…  Stephen Hawking  –  da Cambridge University… e Bernard Carr  investigaram um mecanismo para gerar “BNs primordiais” no ‘universo primitivo’.

À medida que o espaço se expande, a densidade média de matéria diminui. Foi, portanto, muito maior no passado – até a ponto de exceder os níveis nucleares, durante o primeiro microssegundo após o Big Bang. – As leis conhecidas da física permitem uma densidade de matéria de até 10e97 kg /metro cúbico (‘densidade de Planck’) segundo a qual, a força da ‘gravidade‘ seria tão intensa, que “flutuações quânticas” romperiam o tecido do ‘espaçotempo‘…criando BNs de apenas 10e-³5 metros (comprimento de Planck), com massa de 10e-8 kg (massa de Planck).

Não pode haver buraco negro menor que este, segundo as                            “equações da gravidade”… – Pesa muitíssimo mais que uma                        ‘partícula elementar’ – com um tamanho muitíssimo menor.

À medida que a densidade cósmica diminuía, se formavam buracos negros primordiais cada vez mais pesados. Qualquer um que pesasse 10e¹² kilogramas seria menor que um próton. Entretanto, além dessa massa, os BNs teriam tamanhos próprios de objetos que nos são familiares. Os que se formaram à época que a densidade cósmica coincidia com       a densidade nuclear, teriam massa comparável ao Sol – sendo portanto, macroscópicos.  

‘Horizonte de eventos’… ‘singularidade’… &… ‘Radiação Hawking’

O “horizonte de eventos” de um BN é o limite entorno de sua ‘garganta’, de onde a luz não pode mais escapar. A gravidade, no entanto… a atravessa constantemente. Por outro lado, na região interna do BN … – o ponto do espaçotempo onde se concentra toda sua massa… é sua ‘singularidade… – De acordo com a Física clássica nada pode escapar de um buraco negro. Contudo, as coisas mudam ligeiramente quando a mecânica quântica é adicionada na equação. Sob sua influência, para qualquer ‘partícula’ existe uma ‘antipartícula‘ com mesma massa, mas carga elétrica oposta. Ao se encontrarem…aniquilam-se mutuamente.  Se um par partícula/antipartícula é criado à beira do ‘horizonte de eventos‘ de um BN…é possível que um deles neste seja absorvido – e o outro ejetado. O resultado é que o horizonte de eventos do buraco negro se reduz por…”decaimentodo BN… – processo que não está na mecânica clássica, e pelo qual suas equações ainda estão sendo apuradas.

Curiosidades sobre BNs

  • O conceito atual de buraco negro vem de equações gerais da teoria da relatividade         de Einstein (1916). O termo foi batizado em 1967 pelo físico teórico John Wheeler.
  • Buracos negros não “sugam”… Sucção é causada por  puxar alguma coisa para um vácuo, o que o massivo buraco negro, definitivamente não é; em vez disso, objetos caem para dentro deles.
  • O primeiro objeto considerado um buracos negro foi Cygnus X-1. Foguetes carregando contadores Geiger detetaram 8 fontes de raios X. Em 1971, radioemissões de Cygnus X-1 foram detetadas… o identificando  –  a princípio  –  como um buraco negro (estelar).
  • Micro buracos negros podem ter se formado logo após o Big Bang… – A incrivelmente rápida expansão do espaço pode ter espremido algumas regiões em pequenos buracos negros, com massa menor que o sol.
  • Os astrônomos estimam a existência de, entre 10 milhões a 1 bilhão de                     BNs estelares, com massas… cerca de 3 vezes a do Sol — na Via Láctea.
  • O menor buraco negro descoberto até hoje tem um raio de cerca de 15 km.                   Um buraco negro estelar médio..com cerca de 10 massas solares, tem raio                     de 30 km, enquanto um buraco negro grande, pode ter raio de até 300 km.
  • Os jatos emitidos pelos quasares se estendem – de cada lado,                                             até cerca de várias centenas de anos-luz de distância (do BN).
  • Segundo o modelo clássico (1963) de Kerr  –  o buraco negro                                               pode ser definido apenas por sua massa e momento angular (sem carga, ou cabelo).
  • A entropia (de acordo com Hawking e Bekenstein) é uma característica dos BNs  — sendo proporcional à área de seu horizonte de eventos, dividida pela área de Planck.
  • Da atmosfera terrestre absorver raios X … só “vemos” BNs por telescópios espaciais.  ~~~~~~~~~~~~~~~~~~(textos complementares)~~~~~~~~~~~~~~~~~~~

Buracos negros são GRAVASTAR” (Agostinho Rosa – maio/2002)

gravastar

De autoria dos físicos Emil Mottola, e Pawel Mazur, uma nova teoria afirma que ‘buracos negros’ não são buracos, mas…‘bolhas negras’… A explicação é que, quando a estrela morre…ela “cai sobre si mesma” … somente até certo ponto. Daí em diante, a intensa ‘força gravitacional’ transforma a matéria estelar num estado impossível de se testar aqui na Terra – o qual porém, por testes recentes…é comparado ao ‘condensado Bose-Einstein’.

Ocondensado de Bose-Einstein‘ é um estado atingido quando a matéria se aproxima do zero absoluto. Neste estado, o movimento das partículas subatômicas…elétrons, prótons, etc. – simplesmente cessa. Sem movimento… todos átomos passam então a ter a mesma energia, ou estado quântico, formando assim…uma espécie de “super-átomo original.  Este certo ponto…até onde a estrela cai sobre si mesma – coincide com o horizonte de eventos do buraco-negro. Neste caso o “horizonte” não seria uma área no entorno do buraco… – mas a própria superfície desse novo exótico “corpo celeste“. – E…além disso, o mais interessante…é que a formação de algo como um átomo único…ou ‘super-átomo’, dá origem a uma bolha de superfície finíssima, fria e totalmente negra…E, virtualmente ‘indestrutível‘.

GRAVASTAR é o novo nome dado ao corpo celeste por Mottola e Mazur.   A palavra é um acrônimo para  GRA (vitational)… VA (cuum)… STAR. ********************************************************************

Como pesar buracos negros

Certamente não dá para usar ‘balança’, mas uma nova resposta foi dada… por um grupo de pesquisadores … através de dados obtidos pelo observatório de raio X Chandra, da NASA. Ao medir o acréscimo de temperatura do gás…no centro da galáxia elíptica NGC 4649, cientistas determinaram a massa do BN supermassivo…O método, pela 1ª vez utilizado, acarretou resultados consistentes – a técnicas tradicionais.

O novo método se utiliza da influência gravitacional que o superBN exerce sobre o gás no centro da galáxia. – À medida que o gás quente se desloca lentamente…em direção ao BN, torna-se mais comprimido, e ainda mais quente… O resultado é um pico na temperatura, detetado pelo Chandra… – Quanto mais massivo o “buraco negro”… — maior é o “pico”.

Há tempos os astrônomos têm buscado novas formas de medir com precisão os buracos negros supermassivos, cujas massas são milhões de vezes a do Sol. – Até agora têm sido usados métodos baseados nas observações dos movimentos de estrelas…ou de gases em discos próximos a tais formações. – A NGC 4649 é uma das únicas galáxias, que teve a massa de seu buraco negro supermassivo medida por dois métodos diferentes. Segundo    a pesquisa… – a ‘formação galática’ tem cerca de 3,4 bilhões de vezes a massa do Sol…e, aproximadamente mil vezes a massa do buraco negro central da Via Láctea. (jul/2008)

‘Como pesar buracos negros’  ##  ‘Como determinar a massa de um BN estelar?’  ***************************************************************************

Por dentro dos BNs  (junho/2010)                                                                           Singularidade é…’algo‘…que se torna ‘alguma coisa‘…”infinitamente grande”…

Produzido a partir da implosão de estrelas massivas, buracos negros são poços tão profundos no tecido do espaçotempo que nada, nem mesmo a luz, pode escapar deles.       O centro de um buraco negro é o que os físicos chamam ‘singularidade‘ – um ponto onde enormes quantidades de matéria são esmagadas… para o interior de uma ínfima quantidade de ‘espaço’… — Como assim explicou a física teórica Sabine Hossenfelder:

“Tecnicamente esse ‘algo’ de uma singularidade é a ‘curvatura do espaço’; ou a forte gravidade observada na presença de ‘corpos massivos’ – como planetas e estrelas. Semelhante à forma como uma cama elástica afunda em torno à bola de boliche … objetos massivos encurvam o ‘espaçotempo’ em torno deles; e…quanto mais massivo, mais íngreme a curvatura será”. 

gravidade

De acordo com as teorias de Einstein, em nenhum lugar este efeito é maior, do que entorno a um “buraco negro”, cujo centro assumiria uma curvatura infinita. Como um buraco sem fundo na cama elástica – a gravidade se faz infinitamente maior … à medida que  os objetos caem…para o seu interior.

Enquanto a matéria colapsa em um buraco negro, sua densidade torna-se infinita – para que possa caber em um ponto – que, de acordo com as equações…é tão pequeno que não tem dimensões… Sobre isso, alguns cientistas têm-se perguntado se as equações teóricas que descrevem os buracos negros estão corretas…ou seja, se eles realmente existem…Na verdade, ninguém pode afirmar que essa “singularidade” descreva uma “realidade física”. Mas para a maioria dos físicos, como teorizada por equações, ela na realidade não existe.

Se, por acaso, ela existisse na vida real,  isso então significaria que a densidade de energia poderia ser infinitamente grande em um ponto – exatamente, no centro do buraco negro. No entanto, ainda sem uma completa teoria quântica da gravidade … ninguém pode ter certeza sobre essa questão… – pois, até agora… é impossível observar dentro dos BNs.

Outras fontes: ‘Na boca do buraco’ (maio/2002) # ‘Mudando de marcha’ (junho/2012) ************************************************************************************

Supertelescópio pronto para tirar primeira foto de um buraco negro (fev/2017)

buraco-negro

Sem nunca ter visto um buraco negro, astrônomos apenas fazem uma ideia do que esperam. [Hotaka Shiokawa/Harvard]

Astrônomos acreditam estar prestes a obter sua primeira imagem de um buraco negro. Para isso construíram um telescópio virtual – do tamanho da Terra – unindo ‘radiotelescópios’ dos EUA a Polo Sul, Havaí…Europa e América do Sul… – Há um grande otimismo de que as observações…a se realizar de 5 a 14 de abril por fim revelem – a tão aguardada imagem, que comprovaria definitivamente a ‘existência’ desses “corpos celestes”.

Na mira do Telescópio…”Horizonte de Eventos” (‘EHT‘…Event Horizon Telescope) estará o super “buraco negro” no centro da nossa galáxia, catalogado como ‘Sagitário A*’…Embora nunca diretamente observado, os astrônomos acreditam na sua existência devido ao movimento das estrelas próximas…Elas se movem em torno de um ponto no espaço…com velocidade de milhares de kms/segundo, sugerindo que o buraco negro tenha uma massa aproximada de 4 milhões de vezes a solar.

Porém, por maior que o Sagitário A* pareça ser…seu “horizonte de eventos” – ou a “borda” do buraco negro – onde a força gravitacional é extremamente forte – não deve ter mais do que 20 milhões de quilômetros de diâmetro. Com isso, a uma distância de 26 mil anos-luz da Terra, Sagitário A* deve ser apenas um minúsculo ponto no céu. Ainda assim há muito otimismo, como disse o diretor do projeto…Sheperd Doeleman, do Harvard-Smithsonian:

“Há uma grande expectativa. Estamos trabalhando no telescópio virtual há quase 2 décadas… e, em abril — vamos fazer as observações que esperamos ser as 1ªs… a colocar o ‘horizonte de eventos’ do buraco negro… — em foco”.

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[Imagem: UNC]

Como é um buraco negro?

Sem nunca ter visto um buraco negro, astrônomos somente fazem uma ideia… — do que esperam ver. “Simulações“…baseadas nas equações de Einstein, preveem um “anel brilhante“…no entorno de uma forma escura. A luz seria produzida por partículas de gás e poeira — aceleradas em alta velocidade, e destruídas, pouco antes de desaparecer no buraco.  A área escura seria a sombra que o “buraco” lança nesse turbilhão … impedindo ver estrelas por trás.

“Nunca é uma boa ideia apostar contra Einstein, mas se observarmos algo muito diferente do esperado, talvez tenhamos que reavaliar a ‘teoria da gravidade‘…Não acredito que isto vá ocorrer…mas, no fundo, o bom é que qualquer coisa pode acontecer”… disse Doeleman. 

Se existem falhas a serem encontradas nas ideias de Einstein – e, muitos suspeitam que existam explicações mais complexas para a gravidade esperando por serem descobertas, não parece haver lugar melhor do que um buraco negro para que essas limitações sejam expostas. – Mas os resultados não virão rápido… Pode levar até o final do ano, ou talvez apenas em 2018 a equipe tenha tempo de analisar todos os dados coletados e divulgar a primeira imagem do buraco negro.

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O truque do EHT é uma técnica chamada “Interferometria de Longa Linha de Base” (VLBI em inglês)…Ela combina uma rede bem ampla, de radiotelescópios de vários pontos da Terra… criando um “telescópio virtual” gigante capaz de dar a ‘resolução’ necessária para observar o ‘buraco negro’ muito distante no espaço.

O EHT tem como objetivo inicialmente chegar a uma precisão de 50 microarco-segundos. Para a equipe, isto possibilitaria ao telescópio capturar da Terra, a imagem de uma laranja, na superfície da Lua.

Ao longo dos anos cada vez mais instalações de radioastronomia foram acrescentadas ao projeto. A última a ser incluída foi o Observatório ALMA [Atacama Large Millimeter(sub) Array], no Chile. Inaugurado em 2013…no Deserto do Atacama, o observatório abriga 66 antenas de 7 metros de diâmetro cada … que também podem ser movidas para ampliar a resolução. Só o ALMA aumentou a sensibilidade do EHT por um fator de 10. (texto base)

p/consulta: Para Hawking, pode ser possível escapar de um buraco negro (ago/2015)  Pode ser possível sobreviver a uma queda em um “buraco negro rotacional” (jun/2016)

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Sobre Cesarious

estudei Astronomia na UFRJ no período 1973/1979.
Esse post foi publicado em astronomia, cosmologia, física e marcado , , . Guardar link permanente.

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