10 fatos incríveis sobre buracos negros

Os buracos negros são um dos fenômenos mais extremos do Universo. Conheça 10 fatos incríveis e fascinantes sobre buracos negros.

De acordo com a teoria vigente, os buracos negros são grande quantidade de matéria espremida em uma pequena área com uma enorme força gravitacional para o seu tamanho.

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A teoria diz também que muitos buracos negros se formam a partir de estrelas moribundas gigantes que entram em colapso.

No entanto, a ciência pouco mais sabe acerca destes fenômenos espaciais extremos e misteriosos. Conheça em seguida 10 fatos incríveis sobre buracos negros e surpreenda-se com os mistérios a que estão associados.

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10. Homem ancestral pode ter visto o buraco negro da Via Láctea

Cerca de dois milhões de anos atrás, o buraco negro supermassivo no centro da nossa galáxia explodiu em um brilho radiante. Naquela época, o homem estava apenas começando a andar ereto. Nossos ancestrais teriam visto uma luz do tamanho da lua no céu do sul. O buraco negro, Sagitário A*, está calmo agora.

Mas, naquela época, acreditava-se que ele era um núcleo galáctico ativo (NGA), o centro compacto de produção de energia de uma galáxia que supera grandemente o resto. Se um NGA puxa grandes quantidades de matéria, dois jatos brilhantes de partículas de alta energia são lançados.

Astrônomos inventaram essa teoria em 2010 após avistar duas bolhas de Fermi acima e abaixo da nossa galáxia. Os cientistas acreditam que os jatos de NGA poderiam ter produzido aquelas bolhas entre um e três milhões de anos atrás. O show de luzes do buraco teria durado alguns milhares de anos para os nossos antepassados.

9. Fontes ultraluminosas e buracos negros

Durante décadas, muitos cientistas acreditavam que as fontes de raios-X extremamente brilhantes, conhecidas como fontes ultraluminosas ULX, eram causadas por buracos negros comendo estrelas ou outras matérias.

Quando a imensa gravidade de um buraco negro atrai o gás de uma estrela vizinha, o gás desce em espiral para formar um disco de acreção em torno do buraco negro. O gás é aquecido a temperaturas extremamente altas e libera luz brilhante de raios-X em todas as direções.

Quanto maior o buraco negro se alimentando, maior o brilho. Essa era a teoria, até observarmos uma fonte ULX que pulsava na galáxia vizinha M82, emitindo um feixe de raios-X que passava pela Terra a cada 1,37 segundo como um farol.

O problema é que os buracos negros não pulsam. Pulsares pulsam. Pulsar é uma estrela de nêutrons (o remanescente de uma estrela morrendo que não é grande o suficiente para se tornar um buraco negro) que emite luz de raios-X a partir de seus polos magnéticos como um farol.

Mas o pulsar na galáxia M82 é 100 vezes mais brilhante do que a sua massa devia permitir, de acordo com uma teoria da física chamada de “limite de Eddington”. Esse pulsar não deveria ser uma fonte ULX. Agora, os astrônomos precisam reexaminar outras fontes ULX para ver se elas pulsam. Tudo que sabemos com certeza é que não podemos mais assumir que toda fonte ULX é um buraco negro.

8. Comida sem limites

Até recentemente, os cientistas pensavam que o tamanho de um buraco negro determinava a velocidade máxima em que ele poderia se alimentar e produzir luz (o limite de Eddington). Então descobriram P13, um buraco negro na galáxia NGC7793 que gira em torno de uma estrela supergigante canibalizando-a.

P13 engole a estrela 10 vezes mais rápido do que os astrônomos acreditavam ser possível. Ele é provavelmente 15 vezes menor do que o nosso sol, mas um milhão de vezes mais brilhante. Além disso, tem a capacidade de devorar sua estrela companheira em menos de um milhão de anos, o que é muito rápido no tempo cósmico.

Como o pulsar M82, P13 é uma fonte de raios-X ultraluminosa que viola absurdamente o limite de Eddington. Os astrônomos agora acham que pode não haver um limite de quanto um buraco negro pode comer.

7. Buracos negros supermassivos são numerosos

Buracos negros existem em uma variedade de tamanhos, de primordial (que pode ser tão pequeno como um átomo) a supermassivo (com massas maiores do que um milhão de sóis). Pode até haver um tamanho extragrande raro chamado de ultramassivo. Ao mesmo tempo, pensávamos que só galáxias grandes tinham buracos negros.

Mas, no início de 2014, astrônomos revelaram que mais de 100 pequenas galáxias anãs parecem ter buracos negros em seus centros. Comparado a coleção de 200 a 400 bilhões de estrelas da nossa Via Láctea, uma galáxia anã tem apenas algumas bilhões de estrelas e muito menos massa.

Em setembro de 2014, os astrônomos anunciaram um buraco negro supermassivo em uma galáxia anã ultracompacta chamada M60-UCD1, a galáxia mais densa conhecida atualmente. Se você vivesse em M60-UCD1, veria pelo menos um milhão de estrelas no céu noturno, em oposição às 4.000 estrelas que vemos a partir da Terra a olho nu.

E, enquanto o buraco negro central da Via Láctea tem uma massa de quatro milhões de sóis, isso é menos de 0,01% da massa total da nossa galáxia. Em comparação, o buraco negro central de M60-UCD1 é um monstro, com uma massa de 21 milhões de sóis.

Baseado nesses achados, alguns cientistas acreditam que muitas galáxias anãs ultracompactas podem ser os restos de galáxias maiores dilaceradas quando colidiram com outras galáxias. Pode haver tantos buracos negros supermassivos nos centros das galáxias anãs ultracompactas quanto existem em galáxias maiores.

6. Buracos negros no início do universo comiam mais rápido

Cientistas não entendiam muito bem como um buraco negro poderia começar a vida com um número estimado de 10 massas solares e em seguida crescer rapidamente para mais de um bilhão de massas solares logo após o Big Bang. Em condições normais, o gás puxado em direção a um buraco negro espirala para baixo e forma um disco de acreção.

Algum gás escorre para dentro do objeto, mas vários processos retardam o crescimento do buraco. Assim, a teoria é que o universo primitivo continha correntes de gás frio muito mais densas do que as que existem hoje. Um buraco negro jovem teria se movido rapidamente, mudando continuamente de direção e se alimentando dos gases ao seu redor.

Estas mudanças de direção rápidas podem ter deixado o buraco comer material diretamente destas correntes densas. À medida que o buraco negro crescia, ele comia ainda mais rápido. Em cosmicamente rápidos 10 milhões de anos, o buraco negro teria crescido de 10 massas solares para 10.000 massas solares. Depois, essa taxa de crescimento teria diminuído.

5. Buracos negros podem impedir a formação de estrelas

Em galáxias maduras, os pesquisadores descobriram que buracos negros podem parar o desenvolvimento de estrelas expelindo partículas que emitem ondas de rádio. Viajando perto da velocidade da luz, estes jatos aquecidos evitam que o gás quente na galáxia esfrie e se condense em novas estrelas.

Os cientistas não sabem por que buracos negros centrais nestas galáxias mais velhas começam a emitir essas partículas. No entanto, pode ser que, em galáxias jovens com a massa da Via Láctea espremida em uma área relativamente pequena, as próprias estrelas sejam responsáveis por evitar o nascimento de novas.

Galáxias densas assim são geralmente resultado da fusão de duas galáxias ricas em gás que colidiram, e esse evento emite gás frio para o centro compacto resultante da fusão, o que encerra a formação de futuras estrelas.

4. Olho de Sauron pode mostrar peso de buracos negros

Os astrônomos pensam que os buracos negros supermassivos nos centros das galáxias têm 40% mais massa do que originalmente foi teorizado. Isso pode ajudar a explicar por que o limite de Eddington não funciona com alguns objetos.

Para chegar a essa conclusão, pesquisadores utilizaram a galáxia NGC 4151, cujo núcleo ativo é chamado de “Olho de Sauron” porque parece seu homônimo do Senhor dos Anéis. Uma técnica anterior havia estimado a distância da Terra ao buraco negro central de NGC 4151 entre 13 a 95 milhões de anos-luz.

Cientistas decidiram usar os telescópios Keck no Havaí e matemática simples para chegar a um resultado com quase 90% de precisão. O buraco negro da NGC 4151 é ativo, alimentando-se de gás nas proximidades e produzindo luz de raios-X.

Esta radiação ultravioleta, em seguida, aquece um anel de poeira que orbita o buraco negro. Observando a atividade do buraco por 30 dias, os pesquisadores calcularam a distância entre ele e o anel de poeira. Isso foi utilizado para formar a base de um triângulo isósceles.

Depois de medir o ângulo no céu a partir do anel de poeira, os pesquisadores usaram geometria simples para calcular a distância do Olho de Sauron como aproximadamente 62 milhões de anos-luz. Isso agora dá-lhes a capacidade de medir a massa do buraco negro supermassivo com maior precisão.

3. Buracos negros e a turbulência gravitacional

Até recentemente, a maioria dos pesquisadores acreditava que o espaço-tempo não poderia ser turbulento. Mas três cientistas transformaram essa crença quando decidiram analisar se a gravidade poderia comportar-se como um fluido. Sob as condições corretas, os fluidos são turbulentos.

Os pesquisadores usaram buracos negros que giram rápido para provar esse conceito no seu estudo. O espaço-tempo é menos viscoso em torno de buracos negros rápidos, o que aumenta a possibilidade de turbulência.

“Ao longo dos últimos anos, passamos de uma séria dúvida sobre se a gravidade poderia ser turbulenta para uma alta confiança de que pode”, disse o pesquisador Luis Lehner. Em pouco tempo, isso pode ir de uma constatação teórica a uma observável.

Novos instrumentos em breve terão a capacidade de detectar ondas gravitacionais, ondulações no espaço-tempo que se comportam como ondas no oceano quando um barco navega por ele. No espaço, fluido gravitacional pode repercutir em grandes eventos cósmicos, como quando dois buracos negros colidem.

2. O centro de um mistério galáctico

Alguns astrônomos acreditam que um mistério de assassinato no espaço está transformando pulsares em pequenos buracos negros. Com tantas estrelas em nossa galáxia, pelo menos 50 mortas deveriam ser pulsares. Mas os astrônomos só encontraram um pulsar no centro da Via Láctea até agora.

Há várias explicações possíveis, mas uma das mais intrigantes envolve matéria escura. Como os buracos negros, a matéria escura é invisível e só pode ser detectada pela interação de sua atração gravitacional com outros objetos no espaço.

Cientistas propuseram que a gravidade de um pulsar pode atrair certas partículas de matéria escura, fazendo com que ela inche o pulsar até que ele perfura o tecido do espaço-tempo e desaparece. Algumas partículas de matéria escura combinam matéria e antimatéria.

Essas partículas iriam destruir uma a outra em contato. Assim, os pesquisadores acreditam que só partículas de matéria escura assimétricas (que são ou matéria ou antimatéria, mas não ambas) podem acumular-se no núcleo de um pulsar. Como há uma maior concentração de matéria escura no centro galáctico, isso pode explicar por que os pulsares estão em falta apenas no centro da nossa Via Láctea.

1. Universo pode ter sido gerado num buraco negro 4D

Um grande problema com a teoria do Big Bang é que o nosso universo cientificamente previsível se origina de uma singularidade, um ponto infinitamente denso que não é regido pelas mesmas regras da física. Bem por isso, físicos não entendem direito singularidades.

Eles não podem explicar o que provocou o Big Bang. Alguns acreditam que é improvável que um começo tão caótico produziria um universo com uma temperatura tão uniforme. Então, três pesquisadores do Instituto Perimeter propuseram uma nova teoria que eles insistem ser matematicamente testável.

Eles argumentam que o nosso universo foi violentamente ejetado a partir da morte de uma estrela supernova 4D cujas camadas internas se colapsaram em um buraco negro. No nosso universo, um buraco negro 3D tem um horizonte de evento 2D, o limite ao redor da sua boca que representa o ponto de não retorno para qualquer coisa que cai dentro.

Em um universo com quatro dimensões espaciais, um buraco negro 4D teria um horizonte de eventos 3D. O nosso universo, o material ejetado da supernova, formaria uma membrana 3D em todo o horizonte de eventos. O crescimento dessa membrana é o que percebemos como a expansão cósmica.

Nosso universo 3D teria herdado a uniformidade do universo mãe 4D. Os pesquisadores ainda estão refinando seu modelo, mas insistem que a teoria não é absurda – só resistimos a ela porque não entendemos um universo 4D. Nosso pensamento é limitado por um mundo que pode representar apenas a ponta de realidade. [Hypescience, Listverse]