Os buracos negros são provavelmente o maior mistério do universo conhecido!
Até agora sabemos muito pouco sobre eles, pois nossa tecnologia ainda não nos permite estudar suas características em profundidade, principalmente porque estão todos muito distantes do nosso sistema solar.
Outra razão pela qual é tão difícil estudar o buracos negros no universo, é que elas não emitem pulsos de luz como as estrelas, pelo contrário, seu poderoso campo gravitacional é capaz de absorver até a luz próxima, mas isso é algo que explicaremos mais adiante.
No entanto, a partir de 1970 e graças às teorias propostas por Stephen Hawkins sobre buracos negros, pudemos entender muito mais sobre eles, incluindo dados demonstráveis sobre sua forma, composição, processo de formação e até sua relação nas alterações da continuidade temporal.
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Mas o que realmente sabemos sobre buracos negros?
Se você já viu o filme de Christopher Nolan: Interestelar (2010) e você ficou sem entender nada, então é porque você ainda não sabe o suficiente sobre os buracos negros.
Eu lhe digo, o filme é baseado na teoria da relatividade geral de Einstein, que afirma que nosso universo não tem 3 dimensões, mas 4, sendo o tempo a quarta dimensão no plano da realidade.
Portanto, as regras da mecânica universal afetam o tempo, assim como importam, incluindo a luz.
Dessa forma, o tempo não seria uma constante universal, mas uma dimensão que pode ser deformada, esticada ou contraída como um elástico, de acordo com as leis da física, como o gravidade.
Interessado em aprender mais sobre buracos negros no espaço?
Então não pare de ler este artigo até o final, porque explicamos tudo o que você precisa saber sobre esse tema interessante, para que da próxima vez que você vir Interestelar, não se sinta literalmente perdido no espaço.
O que são buracos negros?
Buracos negros não são realmente buracos, você sabia disso?
De fato, de acordo com o teorema de Hawkins e Ellis Desde 1970, acredita-se que os buracos negros tenham forma esferoide devido à atração de sua própria massa em direção ao seu centro, devido à ação de sua própria gravidade. A mesma coisa que acontece com as estrelas, mas em uma escala milhões de vezes maior.
Os buracos negros são um ponto no espaço, formado por um aglomerado de massa extremamente densa, que gera uma força gravitacional tão poderosa que é capaz de criar uma curvatura na continuidade do espaço-tempo.
O campo gravitacional dos buracos negros é tão forte, que nenhuma partícula de matéria é capaz de escapar da deformação se chegar muito perto. Na verdade, a atração é tão poderosa que é capaz de absorver as partículas de fótons que formam os raios de luz solar.
Isso mesmo, eles são chamados de buracos negros porque são capazes de literalmente engolir a luz ao seu redor.
Quão densos são os buracos negros?
A característica física que confere ao buracos negros supermassivos suas propriedades gravitacionais e térmicas, é a extrema densidade de matéria que eles contêm em uma área relativamente pequena do espaço.
Para a quantidade de matéria que compõe nossa própria estrela se tornar um buraco negro, ela teria que se dobrar de forma extrema, comprimindo todas as suas partículas de um tamanho de 1.300 milhões de quilômetros. para um espaço não maior que 2 quilômetros de diâmetro.
Portanto, o sol teria que reduzir seu tamanho quase 900.000 vezes, mas sem desperdiçar nada da matéria que o compõe.
Curvatura Espaço-Tempo
Você já se perguntou como um buraco negro é capaz de desacelerar o tempo?
Você se lembrou Gargantua en Interestelar?
No filme, a nave espacial resistencia é obrigado a parar para coletar dados sobre a perspectiva de vida no planeta Miller, que coincidentemente orbita muito perto de um buraco negro supermassivo chamado Gargântua.
Devido a isso, a tripulação enfrenta um dilema astrofísico: devido à sua proximidade com Gargantua, o tempo passa muito mais devagar no planeta do que na Terra, então a missão de busca, que para eles levaria algumas horas, na Terra significaria várias anos.
Mas como isso é possível?
Se lhe parece um conceito estranho, é porque estamos acostumados a considerar o tempo como uma constante invariável do universo, basicamente porque não temos nenhuma ferramenta que possa deformá-lo, como fazemos com os outros planos da realidade.
No entanto, a teoria da Relatividade Geral, proposta por Albert Einstein em 1915, sugere que o tempo é uma dimensão da realidade que se estende sobre os planos X e Y (as dimensões de largura e comprimento).
Portanto, se um corpo com massa exercer uma ação no plano da realidade, ele criará uma variável de dimensão Z (profundidade) que pode deformar as duas primeiras e, portanto, também pode fazê-lo ao longo do tempo.
Vejamos desta forma:
Imagine que você estende um pedaço de pano, criando um espaço plano (dimensões X e Y); e no pano você deixa cair uma bola. A ação do peso da bola no tecido criará uma parte inferior côncava do plano.
Este efeito é o que em astrofísica é conhecido como Curvatura do espaço-tempo.
Agora, devido às regras da física, quanto mais pesado o objeto colocado no plano, mais marcada sua ação sobre ele e, portanto, mais profunda seria a curvatura.
É exatamente isso que acontece com o buracos negros e tempo curvo.
Quando comprimidos ao limite, os buracos negros tornam-se objetos incrivelmente densos - e, portanto, pesados -, de modo que a ação que exercem nos planos X e Y é realmente extrema.
A curvatura causada pelos buracos negros é tão forte que não permite que a matéria que entra escape, isso causa uma singularidade espaço-tempo que conhecemos como Horizonte de eventos.
A curvatura que os buracos negros criam é tão "profunda" e sua atração gravitacional tão poderosa que eles sugam tudo o que se aproxima deles, portanto, estando no vórtice deformado do espaço produzido por Gargantua, o planeta moleiro ele estava experimentando uma distorção em seu continuum de tempo, diminuindo a velocidade por ter que entrar no Event Horizon de Gargantua.
Na verdade, o número exato é que cada hora gasta em moleiro Era equivalente a 7 anos terrestres.
Curiosamente, as ondas de 1 km de altura que cobrem toda a superfície do Moleiro, Eles também seriam explicados como um efeito da força gravitacional exercida pelo buraco negro no planeta.
Como os buracos negros se formam?
Pode-se dizer que os buracos negros são os resíduos deixados pelas estrelas depois que morrem.
Até algumas décadas atrás, acreditava-se que os buracos negros se formavam durante os estágios iniciais do universo e que esse fenômeno não teria se repetido.
No entanto, o estudo História do Tempo: do Big Bang aos buracos negros, criado em colaboração por Hawkings, Oppenheimer e Roger Penrose, mostrou que os buracos negros são criados em um processo chamado colapso gravitacional.
Para entender o colapso gravitacional que dá lugar à formação dos buracos negros, temos que voltar um pouco, ao processo de morte das estrelas.
Quando a Estrela amarela (como o nosso sol) esgota suas reservas de hidrogênio, começa a queimar as partículas de hélio em sua superfície, em um processo de fusão nuclear muito mais intenso. À medida que esse processo continua, a estrela, que se aproxima de seu último estágio de vida, pode aumentar até 300 vezes seu tamanho e mudar de cor, tornando-se um Estrela Gigante Vermelha.
Ao consumir todo o combustível em sua superfície, os processos de fusão nuclear serão interrompidos, e sem nenhum processo para neutralizar a força de sua própria gravidade, todas as suas partículas começarão a ser atraídas em direção ao seu próprio núcleo, reduzindo novamente seu tamanho e criando o que conhecemos como um Estrela anã brancauma estrela morta
No entanto, a grande quantidade de massa de uma estrela pode fazer com que esse processo seja levado ao extremo, comprimindo a Anã Branca além de seus próprios limites e criando um corpo com massa ainda mais concentrada em um espaço incrivelmente pequeno.
É como tentar dobrar nosso sol o suficiente para colocá-lo no porta-malas do seu veículo.
Este último passo torna o campo gravitacional resultante tão poderoso que começa a engolir sua própria luz, que acaba transformar uma estrela em um buraco negro.
tipos de buracos negros
diferente tipos de buracos negros e estes são classificados de acordo com seu tamanho e a quantidade de massa que contêm.
buraco negro supermassivo
Os buracos negros supermassivos são indiscutivelmente os maiores e mais poderosos. Estes podem conter vários milhões de vezes a massa do nosso sol em um espaço apenas 2 ou 3 vezes maior, o que também os torna muito poderosos.
É comum encontrar buracos negros supermassivos dominando os centros de muitas grandes galáxias, especialmente galáxias elípticas. Um exemplo claro pode ser encontrado em casa, já que a Via Láctea gira em torno Sagitário A, um enorme buraco negro supermassivo medindo cerca de 120 UA.
Buracos negros de massa intermediária
Eles são os próximos na escala de acordo com sua massa. Eles são menos densos que os buracos negros supermassivos, mas ainda são realmente impressionantes.
Buracos negros com massa equivalente entre 100 e 1.000.000 de massas solares se enquadram nessa classificação.
buracos negros de massa estelar
São bastante comuns e do planeta Terra conseguimos observar vários buracos negros que se enquadram nesta classificação.
Buracos negros de massa estelar contêm entre 30 e 70 massas solares em seu interior. Estes se formam a partir do colapso gravitacional de estrelas massivas, conhecidas em astrofísica como Supernovas.
micro buracos negros
Os micro buracos negros são uma categoria desta classificação, no entanto, permanecem uma hipótese.
Conforme teoria de Hawkins Sobre os buracos negros, esses microburacos negros conteriam quantidades surpreendentes de matéria em um espaço extremamente pequeno, de modo que a matéria dentro deles poderia ser governada pelas regras da física quântica.
Uma das missões do grande colisor de hádrons do CERN é criar os elementos para formar um micro buraco negro artificial, onde várias teorias sobre física quântica possam ser testadas ou, no final, uma partícula possa ser isolada de matéria escura.