Tudo sobre buracos negros supermassivos e notícias

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Mais detalhes sobre a forte atividade do buraco negro supermassivo Sagitário A*

– Notícias de 29 de setembro de 2019 –

Sagitário A*, o buraco negro central da Via Láctea, geralmente é bastante calmo, pelo menos para um buraco negro de vários milhões de massas solares. Ele está sob vigilância regular há um quarto de século e tem sido usado para baixa atividade. No entanto, em maio de 2019, seu brilho aumentou acentuadamente por algumas horas. Tornou-se 75 vezes mais brilhante que o habitual.

Para explicar essa forte atividade, pensamos que a matéria caiu em direção ao seu horizonte de eventos, sujeito à alta gravidade do buraco negro supermassivo. A matéria é acelerada e aquecida prodigiosamente, que é acompanhada por um flash de radiação térmica. Em 2018, observamos que uma das estrelas que orbitam o buraco negro supermassivo Sagitário A*, chamado S2, passou mais perto dele. Pode ter ejetado gases e poeira que levaram mais alguns meses para alcançar o horizonte de eventos.

Outro candidato conhecido como G2 poderia ser responsável. G2 é provavelmente uma estrela binária. O objeto pode ter feito uma passagem estreita em torno de Sagitário A* em 2014. Novamente, podemos supor que ele tenha perdido alguma matéria que levou mais alguns anos antes de chegar ao buraco negro.

Outro objeto que não conseguimos ver, por exemplo, um grupo de asteróides, também seria um bom candidato. Resta saber se essa atividade renovada e pontual ou se sinaliza o início de um novo ciclo para esse buraco negro supermassivo. Em 2019, foram observados dois outros picos luminosos, embora menos intensos do que os observados em 13 de maio de 2019. O buraco negro central de nossa galáxia está, portanto, talvez acelerando o ritmo de suas refeições. Em qualquer caso, essa é uma oportunidade de estudar como a atividade de buracos negros supermassivos pode evoluir e o impacto que ela causa nas galáxias hospedeiras.





O comportamento incomum do buraco negro supermassivo no centro da Via Láctea

– Notícias de 20 de agosto de 2019 –

Sagitário A*, o buraco negro supermassivo localizado no centro da Via Láctea, teve um período de muita raiva. Observado quase continuamente por 20 anos, esse buraco negro supermassivo nos habituou a um comportamento bastante estável. No entanto, por algumas horas, seu brilho no infravermelho próximo foi multiplicado por 75. O evento foi observado em 13 de maio pelo observatório Keck localizado no Havaí.

Sagitário A* já experimentou algumas erupções deste tipo mas nunca de tal intensidade. Várias explicações são mencionadas. Esta pode ser uma variação normal, mas rara, para o buraco negro supermassivo. Este tipo de evento deve ser incluído nos modelos de seu comportamento. Mas existe outra possibilidade.

O ambiente imediato do buraco negro pode ter sido um distúrbio. Sabemos que Sagitário A* é orbitado muito de perto por algumas estrelas e nuvens de poeira. Seu frágil equilíbrio gravitacional pode ter sido perturbado, o que teria resultado em uma gota de material no disco de acreção do buraco negro, e o pico de brilho observado. Provavelmente, esse tipo de evento será melhor compreendido, continuando a vigilância de Sagitário A*, ou até mesmo produzindo uma imagem de seu horizonte de eventos.

Um buraco negro supermassivo de 40 bilhões de massas solares no centro da galáxia Holmberg 15A

– Notícias de 20 de agosto de 2019 –

A Via Láctea é uma galáxia bastante grande e maciça comparada com aquelas que podemos observar ao nosso redor. No seu centro, uma fonte de rádio muito poderosa indica a presença de um buraco negro supermassivo com uma massa estimada em 4 milhões de vezes a massa do sol. Se esses números o deixarem tonto, você adora conhecer o buraco negro supermassivo que fica no centro da galáxia Holmberg 15A, que evolui 700 milhões de anos-luz do sistema solar.

Esta galáxia é chamada galáxia super gigante. Muito maior e maciço que a Via Láctea, seu buraco negro central é, portanto, também mais imponente que o Sagitário A*. Sua massa foi estimada várias vezes por métodos indiretos. As estimativas variam de 2 bilhões a 310 bilhões de massas solares.

Para entender melhor esse monstro cósmico, uma equipe de astrônomos o observou por duas noites usando o instrumento MUSE instalado no Very Large Telescope (VLT) no Chile. Isto permitiu-lhes estimar as velocidades de rotação das estrelas que se movem perto deste buraco negro. É uma medida mais direta e, portanto, mais precisa do que as realizadas anteriormente.

Com essa informação, eles modelaram sua massa e chegaram ao número desconcertante de 40 bilhões de massas solares. É um buraco negro dez mil vezes maior que o gigante escondido no centro da Via Láctea. Nesta escala, alguns astrônomos preferem falar sobre buracos negros ultra-massivos.

Estima-se que o maior deles seja o que se esconde na galáxia TON 618. Sua massa é estimada em 66 bilhões de massas solares. O método de medição é, no entanto, menos confiável do que o de Holmberg 15A. Poderia, portanto, perder sua coroa na opção de novas estimativas.

Resta entender como os buracos negros supermassivos alcançaram uma massa tão insana. Holmberg 15A poderia ser o resultado da fusão de duas ou mais galáxias grandes. Podemos então nos perguntar se há um limite para esse processo de acréscimo. Talvez um dia possamos descobrir buracos negros de centenas de bilhões de massas solares.

A primeira foto de um buraco negro supermassivo foi revelada

– Notícias de 11 de abril de 2019 –

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Event Horizon Telescope atinge um feito de precisão

Event Horizon Telescope revelou a primeira foto de um buraco negro no centro da galáxia M87. É um buraco negro supermassivo muito ativo, localizado a cerca de 55 milhões de anos-luz de distância de nós. Estimamos que seu horizonte de eventos se estenda por uma distância de 1,5 dias-luz. Este diâmetro muito grande é devido à sua massa equivalente a 6,5 ​​bilhões de vezes a massa do sol.

O raio aparente é de cerca de 10 microssegundos de arco. Quando você observa a Lua a partir do solo da Terra, ela tem um diâmetro angular de meio grau, isto é, o ângulo formado por essas duas arestas e seus olhos assume esse valor. Na astronomia, observamos objetos muito pequenos. O raio angular é frequentemente muito menor do que 1 grau, portanto, unidades mais precisas são usadas para descrever esses ângulos minúsculos.

Um minuto de arco representa um sexagésimo de graus e um segundo de arco representa um sexagésimo de um minuto de arco. Um objeto que faz um segundo arco parece minúsculo. No entanto, ainda é necessário dividir este ângulo por cem mil para representar o raio do buraco negro central de M87 visto da Terra.

Em comparação, o buraco negro supermassivo no centro da galáxia M87 nos parece dezenas de milhões de vezes menor que a Lua. Esse tipo de observação vai muito além das capacidades do Telescópio James Webb ou até de melhores interferômetros óticos. É por isso que foi necessário criar um enorme interferômetro de rádio cujas linhas de base se estendem por milhares de quilômetros.

O buraco negro supermassivo de M87 confirma a teoria de Einstein

O Event Horizon Telescope realmente não viu o buraco negro supermassivo. De fato, um buraco negro não deixa escapar nenhuma informação. Portanto, não há literalmente nada para se ver, nem no campo óptico nem no campo de rádio. Os arredores imediatos de um buraco negro são, no entanto, muito interessantes e nunca poderiam ser observados diretamente. Os fenômenos físicos que ocorrem perto dos buracos negros foram imaginados e simulados. Isso gerou as representações de buracos negros que podem ser vistos em filmes como o Interstellar.

Para criar esse blockbuster de Hollywood, uma equipe de trinta cientistas trabalhou por um ano usando milhares de computadores. Seu trabalho de pesquisa e simulação resultou em uma publicação científica. Mesmo se neste filme o buraco negro foi modificado em comparação com os resultados das simulações, é uma boa representação do que veríamos se estivéssemos perto de um buraco negro.

Os cientistas que trabalham no Event Horizon Telescope desenvolveram outras simulações baseadas na relatividade geral de Einstein, que é a teoria que descreve nossa compreensão do espaço, do tempo e da gravitação. As observações do Event Horizon Telescope também são um teste. O interesse real do projeto é testar a teoria de Einstein formulada há mais de 100 anos nas condições mais extremas conhecidas. Há também muita informação para coletar no buraco negro supermassivo da galáxia M87, como os fenômenos que geram seu disco de acreção.

Como interpretar esta primeira imagem de um buraco negro supermassivo ?

A primeira imagem de um buraco negro supermassivo pode parecer um pouco sem graça em comparação com o buraco negro do filme interestelar. Dá informação muito importante. Confirma que existem buracos negros. Tivemos evidências indo nessa direção, especialmente desde o surgimento do uso de ondas gravitacionais pela astronomia. Agora, com certeza, existem buracos negros. Esses objetos previstos pela física por décadas finalmente foram imaginados. Estamos agora também certos de que o centro da maioria das galáxias é ocupado por um buraco negro supermassivo.

A imagem do buraco negro supermassivo no centro da galáxia M87 é exatamente o que esperávamos ver. O anel luminoso, o disco de acreção do buraco negro, é composto de materiais aquecidos a milhões de graus pelo extraordinário campo gravitacional do buraco negro. Estes materiais circulam em torno do buraco negro a uma fração da velocidade da luz. A parte inferior deste anel parece mais brilhante que a parte superior porque o material que circula no anel sofre o efeito Doppler. A parte móvel para nós é deslocada para o azul e parece mais brilhante, enquanto a parte que se afasta de nós é deslocada para o vermelho. Este destaque é, portanto, apenas devido à posição do observador. O disco supermassivo de acreção do buraco negro é provavelmente homogêneo.

Nesta imagem, vemos o buraco negro central do M87 de uma posição próxima a um de seus pólos. É por isso que não vemos o disco de acreção cruzando a zona de sombra como no famoso buraco negro do filme Interstellar. No meio desta área sombria está o horizonte de eventos, invisível. Seu diâmetro é menor que o da tarefa central. Na borda dele está a última órbita estável ao redor do buraco negro. Todo o material que cruza esse limite acaba caindo muito rapidamente em direção ao horizonte de eventos. É um ponto sem retorno além do qual nada pode escapar.

Vejo você em 2020 para uma segunda foto

O buraco negro central da M87 é absolutamente gigantesco. Todo o nosso sistema solar poderia caber em sua zona de sombra. Sagitário A *, o buraco negro supermassivo da Via Láctea, é o outro alvo do Event Horizon Telescope. Poderíamos descobrir a primeira imagem de Sagitário A * nas próximas semanas ou meses.

Infelizmente, não é fácil organizar as observações do Event Horizon Telescope. A idéia de imaginar a sombra de um buraco negro com interferometria de rádio de linha de base muito longa foi formulada em 1999. Foram necessários vinte anos de trabalho para alcançar esse resultado, incluindo dois anos apenas para processar os dados da sequência de observações de 2017. Desde então, os oito radiotelescópios do projeto não funcionaram juntos novamente. As condições climáticas foram difíceis em 2018 e as observações de 2019 tiveram que ser canceladas devido a dificuldades técnicas.

A boa notícia é que o experimento será tentado novamente a partir de 2020, com novos observatórios para complementar os já em uso, o que deve melhorar a resolução da imagem. Somente buracos negros supermassivos são brilhantes o suficiente para serem visualizados por tal dispositivo. M87 e Sagitário A * continuarão sendo alvos principais.

O Very Large Telescope tenta identificar um buraco negro supermassivo

– Notícias de 7 de agosto de 2018 –

Por mais de um século, a teoria da relatividade geral substituiu a lei da atração universal em nossa compreensão da gravidade. Na grande maioria dos casos, as duas teorias fazem previsões semelhantes. Portanto, é possível explicar os movimentos da maioria dos corpos celestes usando apenas gravitação newtoniana. Mas quando as massas e as velocidades se tornam grandes demais, os efeitos relativísticos têm um impacto. Apenas a teoria de Einstein torna possível fazer previsões corretas. Por enquanto, não conseguimos contradizer a relatividade geral. Esta teoria foi aprovada com sucesso em um novo teste em 27 de julho.

As previsões da relatividade geral seriam verificadas principalmente em ambientes extremos, como o de um buraco negro supermassivo. De qualquer forma, é o reflexo de um consórcio de pesquisadores reunidos em torno do experimento Gravity. No centro da nossa galáxia existe uma fonte de rádio intensa chamada Sagitário A *. É precisamente associado a um buraco negro supermassivo. É impossível observar este buraco negro diretamente, uma vez que os buracos negros não permitem que nenhuma onda eletromagnética escape. O consórcio Gravity, portanto, concentrou-se na trajetória de uma estrela na vizinhança imediata do buraco negro, chamada S2. Esta estrela é prisioneira do monstruoso campo gravitacional de Sagitário A *, à medida que se aproxima do buraco negro supermassivo. Sua velocidade orbital atinge 8.000 quilômetros por segundo, uma velocidade suficiente para tornar detectáveis ​​os efeitos previstos pela teoria da relatividade geral.

Os enormes espelhos do Very Large Telescope (VLT) e seus instrumentos de última geração foram, portanto, usados ​​para rastrear o S2 com precisão sem precedentes. A teoria de Einstein prevê que campos gravitacionais fortes produzem uma mudança para o vermelho das fontes de luz que passam por ele. Essa mudança para o vermelho se deve à contração dos comprimentos sofridos pelos objetos em deslocamento. Essa contração afeta até mesmo os comprimentos de onda e, portanto, a luz observada. Tal mudança para o vermelho do campo gravitacional de um buraco negro nunca havia sido observada. Este é agora o caso, a observação se adequou à teoria com a maior precisão.

Essa experiência reforça ainda mais a teoria da relatividade geral. Esta é obviamente uma boa notícia porque um dos pilares fundamentais da física moderna parece ainda mais inabalável. Mas para alguns físicos teóricos, também é uma pequena decepção, porque uma falha muito pequena na teoria da relatividade geral poderia abrir caminho para novas físicas e novos paradigmas. Mas não é hoje que a relatividade de Einstein será discutida.

O consórcio Gravity também mediu a trajetória da estrela S2, observações que ainda não foram publicadas. Eles devem tornar possível conhecer melhor a distribuição da massa perto do buraco negro. Pode ser uma chance de entender um pouco melhor o que está acontecendo nesse ambiente extremo. Também será uma oportunidade para comparar esses resultados com os de outro projeto que também realizou observações do ambiente imediato do buraco negro central da Via Láctea. Com um pouco de sorte, Sagitário A * revelará alguns dos seus segredos antes do final do ano.

Uma dúzia de buracos negros supermassivos viajariam na Via Láctea

– Notícias de 8 de maio de 2018 –

Os buracos negros supermassivos acabam de ser objeto de um estudo fascinante e assustador. Esses buracos negros são tradicionalmente associados ao centro das galáxias. Ainda não estamos certos do modo como são criados. Eles nasceram na juventude do universo ou eles lentamente se formaram devorando as estrelas uma após a outra? Sagitário A * está a mais de 25.000 anos-luz da Terra, mas nos últimos anos percebemos que provavelmente há buracos negros supermassivos nômades. A primeira evidência veio do Telescópio Espacial Chandra. Buracos negros supermassivos parecem ser fusões entre galáxias. Mas isso nem sempre resulta na fusão de buracos negros, especialmente se houver uma grande diferença de massa entre eles. O menos massivo pode orbitar em torno do mais massivo.

Um novo estudo publicado no mês passado no Astrophysical Journal Letters sugere que esse tipo de buraco negro seria bastante comum, mesmo dentro da Via Láctea. O estudo é baseado em uma simulação realizada usando um supercomputador. Ao reproduzir galáxias com uma massa próxima à Via Láctea, os cálculos mostram, em média, uma dúzia de buracos negros supermassivos para cada uma dessas galáxias, independentemente da história de fusão da galáxia hospedeira. Sagitário A * teria uma dúzia de primos que viajam pela Via Láctea. Mas parece que o nosso sistema solar não está em perigo porque os autores do estudo estimam que esses buracos negros devem se aproximar do nosso sistema solar em média a cada 100 bilhões de anos, quase dez vezes a idade do universo. Se a Via Láctea tem tantos buracos negros supermassivos, por que eles nunca os viram? A equipe por trás do estudo acredita que esse tipo de buraco negro estaria bem longe do centro da galáxia. Eles não podem se cercar de uma nuvem de gás e permanecerão completamente negros.

Para ver se a simulação é realista, teremos que fazer observações em nossa galáxia ou em outra galáxia. Esses objetos de várias centenas de milhares de massas solares devem deixar alguns traços que acabarão por detectar. Pode ser a oportunidade de estudar o passado da nossa galáxia e entender os eventos que permitiram que ela fosse criada. Mas, enquanto isso, já devemos tentar entender um pouco melhor de Sagitário A * porque, mesmo que não possamos ver esse buraco negro supermassivo, pelo menos sabemos onde procurar.

Imagem da NASA / JPL-Caltech [domínio público], via Wikimedia Commons

Fontes

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