Planetário

Esta simulação de um buraco negro supermassivo mostra como ele distorce a região estrelada e captura a luz, criando a silhueta do buraco negro. Crédito: simulação da NASA Goddard Space Flight Center; Imagem: ESA/Gaia/DPAC

Um buraco negro é um objeto astronômico com uma força gravitacional tão forte que nada, nem mesmo a luz, pode escapar dele. A “superfície” de um buraco negro, chamada de horizonte de eventos, define o limite em que a velocidade necessária para escapá-lo excede a velocidade da luz, que é o limite de velocidade no cosmos. Matéria e radiação ficam presas e não conseguem sair.

Duas classes principais de buracos negros foram estudadas extensivamente. Buracos negros de massa estelar com três a dezenas de vezes a massa do Sol, estão espalhados por toda a nossa galáxia, a Via Láctea, enquanto monstros supermassivos pesando de 100.000 a bilhões de massas solares são encontrados nos centros da maioria das grandes galáxias, incluindo a nossa.

Durante muito tempo os teorizam sobre a existência de uma terceira classe chamada buracos negros de massa intermediária, pesando entre 100 e mais de 10.000 massas solares. Embora alguns candidatos tenham sido identificados por evidências indiretas, o exemplo mais concreto até o momento foi observado em 21 de maio de 2019, quando o Observatório de Ondas Gravitacionais por Interferômetro de Laser (LIGO por sua sigla em inglês) da Fundação Nacional de Ciências dos Estados Unidos, localizado em Livingston na Louisiana e Hanford em Washington, detectou ondas gravitacionais de uma fusão entre dois buracos negros de massa estelar. Este evento, denominado GW190521, criou um buraco negro que pesava 142 sóis.

Um buraco negro de massa estelar se forma quando uma estrela de mais de 20 massas solares esgota o combustível em seu núcleo e colapsa com seu próprio peso. O colapso desencadeia uma explosão de supernova que ejeta as camadas externas da estrela. Mas se o núcleo esmagado contiver mais de três vezes a massa do Sol, nenhuma força será capaz de impedir seu colapso em um buraco negro. Pouco se sabe sobre a origem dos buracos negros supermassivos, mas sabe-se que eles existem desde os primeiros dias da vida de uma galáxia.

Uma vez formados, os buracos negros crescem a partir da quantidade de matéria que eles adquirem, incluindo gás de estrelas vizinhas e até mesmo de outros buracos negros.

Em 2019, astrônomos capturaram a primeira imagem de um buraco negro usando o Event Horizon Telescope (EHT), em uma colaboração internacional que conectou oito radiotelescópios terrestres sob uma única antena do tamanho da Terra. Na imagem, ele aparece como um círculo escuro delimitado por um disco orbital de matéria quente e brilhante. O buraco negro supermassivo está localizado no coração de uma galáxia chamada M87, a cerca de 55 milhões de anos-luz de distância e pesa mais de 6 bilhões de massas solares. Seu horizonte de eventos se estende tanto que poderia abranger grande parte de nosso sistema solar além dos planetas.

A primeira imagem de um buraco negro foi criada usando observações do centro da galáxia M87 capturadas pelo Event Horizon Telescope. A imagem mostra um anel brilhante formado à medida que a luz é curvada pela intensa gravidade exercida pelo buraco negro de 6,5 bilhões de vezes a massa do Sol. Créditos: Event Horizon Telescope Collaboration.

Outro marco importante no estudo dos buracos negros ocorreu em 2015, quando os cientistas detectaram pela primeira vez as ondas gravitacionais, as mesmas ondas na estrutura do espaço-tempo que Albert Einstein havia previsto um século antes em sua teoria geral da relatividade. O LIGO detectou as ondulações de um evento que ocorreu 1,3 bilhão de anos atrás, conhecido como GW150914, no qual dois buracos negros giravam em torno um do outro, em uma espiral, à medida que se fundiam. Desde então e através do estudo das ondas gravitacionais, o LIGO e outras instalações observaram inúmeras fusões de buracos negros.

No entanto, essas são técnicas novas e interessantes: os astrônomos têm estudado os buracos negros por décadas por meio dos vários espectros de luz que eles emitem. Embora a luz não possa escapar do horizonte de eventos de um buraco negro, as enormes ondas gravitacionais em sua vizinhança fazem com que a matéria próxima aqueça milhões de graus e emita ondas de rádio Y e raios X. Parte da matéria que orbita mais perto do horizonte de eventos pode ser liberada, formando jatos de partículas que se movem próximo à velocidade da luz, emitindo ondas de rádio, raios X e raios gama. Os jatos de matéria de buracos negros supermassivos podem se estender por centenas de milhares de anos-luz.

Dados de rádio da instalação da National Science Foundation’s Very Large Array foram usados para criar esta imagem de Cygnus A, a fonte de rádio mais brilhante do céu localizada fora de nossa galáxia. Os longos e finos jatos de partículas produzidos por um buraco negro supermassivo no centro dessa galáxia se ligam a vastos “lóbulos de rádio”, regiões onde elétrons aprisionados por campos magnéticos emitem ondas de rádio. A estrutura se estende por meio milhão de anos-luz em toda sua extensão. Créditos: NRAO/AUI

Fonte: https://ciencia.nasa.gov/que-son-los-agujeros-negros

Publicado em: 24 de novembro de 2020

Tradução: Max Bilck

MATERIAIS COMPLEMENTARES:

Galerias de buracos negros: https://svs.gsfc.nasa.gov/Gallery/BlackHoles.html

INSTRUMENTO DO ESO DESCOBRE O BURACO NEGRO MAIS PRÓXIMO DA TERRA.

O objeto invisível, chamado de HR 6819, tem duas estrelas companheiras visíveis a olho nu

Uma equipe de astrônomos do Observatório Europeu do Sul (ESO) e de outros institutos descobriu um buraco negro situado a apenas 1000 anos-luz de distância da Terra. Este objeto se encontra mais próximo do nosso Sistema Solar do que qualquer outro encontrado até agora e faz parte de um sistema triplo que pode ser visto a olho nu. A equipe descobriu evidências do objeto invisível ao seguir as suas duas estrelas companheiras com o telescópio MPG/ESO de 2,2 metros situado no Observatório de La Silla do ESO, no Chile. Os cientistas dizem que este sistema pode ser apenas a ponta do iceberg, já que muitos outros buracos negros semelhantes poderão ser descobertos.

Localização de HR 6819 na constelação do Telescópio.

Este mapa mostra a localização do sistema triplo HR 6819 na constelação do Telescópio, onde se encontra o buraco negro mais próximo da Terra descoberto até agora. O mapa mostra a maioria das estrelas visíveis a olho nu sob boas condições de observação, estando o sistema propriamente dito marcado com um círculo vermelho. Apesar do buraco negro ser invisível, as duas estrelas do HR 6819 podem ser vistas no Hemisfério Sul, numa noite escura e clara, sem binóculos ou telescópio.

Crédito: ESO, IAU and Sky & Telescope

Fonte e mais informações: https://www.eso.org/public/brazil/news/eso2007/