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    Buracos negros teorizados no século 18
    p Vórtice cósmico:o buraco negro Cygnus X-1 engole matéria de uma estrela gigante azul adjacente, emissão de raios-X. Crédito:Ótico:DSS; Ilustração:NASA / CXC / M. Weiss

    p Os buracos negros não são feitos de matéria, embora tenham uma grande massa. Isso explica porque ainda não foi possível observá-los diretamente, mas apenas por meio do efeito de sua gravidade nas redondezas. Eles distorcem o espaço e o tempo e têm uma atração realmente irresistível. É difícil acreditar que a ideia por trás de tais objetos exóticos já tenha mais de 230 anos. p O berço dos buracos negros encontra-se na pacata aldeia de Thornhill, no condado inglês de Yorkshire. No século 18, este é o lugar onde John Michell fez sua casa, ao lado da igreja medieval. Ele foi o reitor aqui por 26 anos e - como atesta a inscrição em seu memorial na igreja - muito respeitado como um estudioso também. Na verdade, Michell estudou não só teologia, Hebraico e grego em Cambridge, mas também voltou sua atenção para as ciências naturais.

    p Seu principal interesse era geologia. Em um tratado, que foi publicado após o terremoto de Lisboa de 1755, ele afirmou que existiram ondas subterrâneas que propagaram tal terremoto. Esta teoria causou um grande rebuliço no mundo acadêmico, e levou John Michell a ser aceito como membro da Royal Society em Londres, não menos por causa desta teoria.

    p Ele deu uma palestra para esta renomada sociedade em 1783 sobre a gravitação das estrelas. Ele usou um experimento mental para explicar que a luz não deixaria a superfície de uma estrela muito massiva se a gravitação fosse suficientemente grande. E ele deduziu:"Se tal objeto realmente existir na natureza, sua luz nunca poderia nos alcançar. "

    p Mais de uma década depois de Michell, outro cientista abordou o mesmo tema:em seu livro publicado em 1796 - Exposition du Système du Monde - o matemático francês, o físico e astrônomo Pierre-Simon de Laplace descreveu a ideia de estrelas massivas das quais nenhuma luz poderia escapar; esta luz consistia em corpúsculos, partículas muito pequenas, de acordo com a teoria geralmente aceita de Isaac Newton. Laplace chamou tal corpo de objetos obscuro, ou seja, corpo escuro.

    p Pensamentos estelares:em 1796, o matemático francês, O físico e astrônomo Pierre-Simon de Laplace descreveu a ideia de estrelas pesadas das quais a luz não poderia escapar. Crédito:domínio público

    p Os jogos de pensamento físico jogados por John Michell e Pierre-Simon de Laplace não tiveram muita resposta, Contudo, e foram rapidamente esquecidos. Coube a Albert Einstein, com sua Teoria Geral da Relatividade, preparar o caminho para que esses "corpos escuros" entrassem no reino da ciência - sem que essa fosse realmente sua intenção. Embora a existência de singularidades pontuais, em que matéria e radiação de nosso mundo simplesmente desapareceriam, pode ser derivada das equações que publicou em 1915, 1939 viu Einstein publicar um artigo no jornal Annals of Mathematics no qual pretendia provar que tais buracos negros eram impossíveis.

    p Mas em 1916, o astrônomo Karl Schwarzschild adotou a Teoria da Relatividade Geral como base para calcular o tamanho e o comportamento de um buraco negro estático sem rotação e sem carga elétrica. Seu nome foi dado ao raio dependente da massa de tal objeto, dentro do qual nada pode escapar para o exterior. Este raio seria de cerca de um centímetro para a Terra.

    p Schwarzschild teve uma carreira meteórica durante sua curta vida. Nasceu em 1873 como o mais velho de seis filhos de uma família judia alemã em Frankfurt, seu talento surgiu em uma idade precoce. Ele tinha apenas 16 anos quando publicou dois artigos em um jornal renomado sobre a determinação das órbitas de planetas e estrelas binárias. Sua carreira subsequente em astronomia o levou a Munique, Viena e Göttingen a Potsdam, onde se tornou diretor do observatório astrofísico em 1909. Alguns anos depois, No meio da Primeira Guerra Mundial - Karl Schwarzschild era segundo-tenente de artilharia na frente oriental na Rússia - ele derivou as soluções exatas para as equações de campo de Einstein. Ele morreu em 11 de maio de 1916 de uma doença autoimune da pele.

    p O tema dos buracos negros ainda não encontrou seu caminho no domínio científico, Contudo. Se alguma coisa, o interesse pela construção teórica de Einstein diminuiu cada vez mais após o hype inicial. Essa fase durou aproximadamente de meados da década de 1920 a meados da década de 1950. Em seguida, seguiu-se o que o físico Clifford Will chamou de "renascimento" da Teoria Geral da Relatividade.

    p Agora se tornou importante descrever objetos que inicialmente eram de interesse apenas dos teóricos. Anãs brancas, por exemplo, ou estrelas de nêutrons onde a matéria existe em estados muito extremos. Suas propriedades inesperadas poderiam ser explicadas com o auxílio de novos conceitos derivados dessa teoria. Assim, os buracos negros também passaram a ser o foco das atenções. E os cientistas que trabalharam com eles se tornaram estrelas - como o físico britânico Stephen Hawking.

    p Matemática superior:Karl Schwarzschild calculou o tamanho e o comportamento de um buraco negro estático sem rotação e sem carga elétrica em 1916, com base na teoria geral da relatividade. Crédito:domínio público

    p No início da década de 1970, Uhuru anunciou uma nova era para a astronomia observacional. O satélite pesquisou o universo na faixa de radiação de raios-X de comprimento de onda extremamente curto. Uhuru descobriu centenas de fontes, geralmente estrelas de nêutrons. Mas entre eles estava um objeto particular na constelação de Cygnus (=cisne). Recebeu a designação de Cygnus X-1. Os pesquisadores descobriram que era uma estrela gigante de cerca de 30 massas solares que brilhava com um brilho azul. Um objeto invisível com cerca de 15 massas solares orbita ao seu redor - aparentemente um buraco negro.

    p Isso também explica os raios-X registrados:a gravidade do buraco negro atrai a matéria da estrela principal. Isso se acumula em um chamado disco de acreção ao redor do monstro enorme, gira em torno dele em uma velocidade incrivelmente alta, é aquecido a vários milhões de graus pelo atrito - e emite raios-X antes de desaparecer no abismo do espaço-tempo.

    p Cygnus X-1 não é de forma alguma o único buraco negro que os astrônomos detectaram indiretamente. Até aqui, eles encontraram toda uma série deles com entre 4 e 16 massas solares. Mas há um que é muito mais massivo. Ele está localizado no coração de nossa Via Láctea, por volta de 26, 000 anos-luz de distância, e foi descoberto no final da década de 1990. Em 2002, um grupo incluindo Reinhard Genzel do Instituto Max Planck de Física Extraterrestre conseguiu fazer uma descoberta sensacional:no Very Large Telescope of the European Southern Observatory (ESO), os cientistas observaram uma estrela que se aproximou do centro galáctico em apenas 17 horas-luz (pouco mais de 18 bilhões de quilômetros).

    p Durante os meses e anos que se seguiram, eles foram capazes de observar o movimento orbital desta estrela, que recebeu a designação S2. Ele orbita o centro da galáxia (Sagitário A *) uma vez a cada 15,2 anos a uma velocidade de 5.000 quilômetros por segundo. Do movimento de S2 e outras estrelas, os astrônomos concluíram que cerca de 4,5 milhões de massas solares estão concentradas em uma região do tamanho de nosso sistema planetário. Existe apenas uma explicação plausível para tal densidade:um buraco negro gigantesco.

    p Nossa Via Láctea não é exceção:os cientistas acreditam que esses monstros em massa se escondem no centro da maioria das galáxias - algumas até muito maiores do que Sagitário A *. Um buraco negro de aprox. 6,6 bilhões de massas solares estão localizadas dentro de uma galáxia gigante conhecida como M87! Como Sagitário A *, this stellar system 53 million light years away is also part of the observation programme of the Event Horizon Telescope.

    p With the discovery of gravitational waves in September 2015, the history of black holes reached its present climax. At that time, waves from two merging holes with 36 and 29 solar masses were registered. This heralded in a new era of astronomy, whose aim is to bring light into the dark universe. And also to shed light on these mysterious black holes.


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