Os mistérios que cercam os maiores buracos negros do universo:mansão da dona da bet365

Embora a massa dos buracos negros padrão seja cercamansão da dona da bet365quatro vezes a do nosso Sol, seus parentes gigantescos são milhões e, às vezes, bilhõesmansão da dona da bet365vezes mais massivos.

Os cientistas acreditam que quase todas as grandes galáxias têm um buraco negro supermassivomansão da dona da bet365seu coração, embora ninguém saiba como eles chegaram lá.

É neste sentido que a galáxia UCG 11700 pode ser útil.

"As galáxias ideais para o meu estudo são as espirais mais bonitas e perfeitas que você pode imaginar", diz Becky Smethurst, pesquisadora júnior da Universidademansão da dona da bet365Oxford, no Reino Unido, que estuda buracos negros supermassivos.

"As galáxias mais bonitas são aquelas que podem nos ajudar a desvendar o mistériomansão da dona da bet365como estes buracos negros crescem", acrescenta.

Estudar algo que pormansão da dona da bet365natureza é tão denso que nem sequer a luz consegue escapar do seu centro, dificulta o aprendizado.

Mas novas técnicas que analisam os efeitos que os buracos negros supermassivos têm sobre os objetos interestelares ao seu redor — e até mesmo as ondulações que criam no tecido espaço-tempo — estão fornecendo novas pistas.

Há um pequeno segredo sobre o quão convencional, se podemos chamar assim, é a maneira como um buraco negro aparece e cresce.

Uma estrela moribunda fica sem combustível, explodemansão da dona da bet365uma supernova, colapsa sobre si mesma e se torna tão densa que nem sequer a luz consegue escaparmansão da dona da bet365sua intensa gravidade.

A ideiamansão da dona da bet365buracos negros existe há um século e foi prevista pela Teoria da Relatividade Geralmansão da dona da bet365Albert Einstein.

Na cultura popular, os buracos negros são perfeitamente escuros e estão infinitamente famintos.

Eles atravessam o universo absorvendo tudo que encontram pela frente, se tornando maiores e mais vorazes à medida que fazem isso.

Uma vez resolvido o mistério, pode-se pensar: buracos negros supermassivos são simplesmente os mais famintos e mais antigos do tipo.

No entanto, os buracos negros não correspondem àmansão da dona da bet365reputação monstruosa.

São surpreendentemente ineficazes na acreção (termo científico para "absorção") do material circundante, mesmomansão da dona da bet365um núcleo galáctico denso.

Na verdade, estrelas colapsadas crescem tão lentamente que não poderiam se tornar supermassivas simplesmente absorvendo material novo.

"Suponhamos que as primeiras estrelas formaram buracos negros cercamansão da dona da bet365200 milhõesmansão da dona da bet365anos após o Big Bang", diz Smethurst.

"Depois que colapsaram, tiveram cercamansão da dona da bet36513,5 bilhõesmansão da dona da bet365anos para fazer seu buraco negro crescer até bilhõesmansão da dona da bet365vezes a massa do Sol. É um tempo demasiado curto para torná-lo tão grande apenas com a absorçãomansão da dona da bet365material", acrescenta.

Ainda mais intrigante é saber que buracos negros supermassivos já existiam quando o universo ainda estava emmansão da dona da bet365relativa infância.

Os quasares distantes, alguns dos objetos mais brilhantes no céu noturno, são na verdade antigos buracos negros supermassivos que incendiaram os núcleosmansão da dona da bet365galáxias moribundas.

Alguns desses gigantes existem pelo menos desde que o universo tinha apenas 670 milhõesmansão da dona da bet365anos, numa épocamansão da dona da bet365que estavam se formando algumas das galáxias conhecidas mais antigas.

Enquanto o coraçãomansão da dona da bet365um buraco negro permanece desconhecido para observadores externos, os buracos negros supermassivos podem brilhar mais forte do que uma galáxia inteiramansão da dona da bet365estrelas — e podem até "arrotar" radiação ultravioleta enquanto consomem material ao seu redor.

Os buracos negros possuem uma fronteira esférica, conhecida como "horizontemansão da dona da bet365eventos". Dentro desta esfera, a luz, a energia e a matéria estão inevitavelmente presas.

O espaço e o tempo se dobram sobre si mesmos, e as leis das física que descrevem como funciona a maior parte do nosso universo não podem ser aplicadas.

Mas, fora do horizontemansão da dona da bet365eventos, um buraco negro giratório pode transformar o material próximomansão da dona da bet365um disco giratório superaquecido.

Atingindo temperaturas superiores a 10 milhõesmansão da dona da bet365°C, o discomansão da dona da bet365acreçãomansão da dona da bet365um quasar libera radiaçãomansão da dona da bet365brilho ofuscantemansão da dona da bet365todo o espectro eletromagnético.

"Os buracos negros são os motores mais eficazes e eficientes do universo", diz Marta Volonteri, pesquisadoramansão da dona da bet365buracos negros do Institutomansão da dona da bet365Astrofísicamansão da dona da bet365Paris, na França.

"Eles transformam massamansão da dona da bet365energia com uma eficiênciamansão da dona da bet365até 40%. Se você pensarmansão da dona da bet365qualquer coisa que queimamos com carbono, ou energia química, ou até mesmo o que acontece nas estrelas, é apenas uma pequena fração do que produz um buraco negro".

Os buracos negros supermassivos despertam o interesse dos cientistas não apenas pormansão da dona da bet365eficiência energética. Sua formação e evolução estão claramente conectadas com o desenvolvimento das galáxias e,mansão da dona da bet365uma forma mais ampla, com a história e estruturamansão da dona da bet365todo o nosso universo.

Resolver o mistério desses gigantes cósmicos representaria um passo significativo no esforço contínuo dos cientistas para entender por que as coisas são como são.

A liberaçãomansão da dona da bet365energia é uma das muitas maneiras pelas quais os buracos negros revelam seus segredos.

Quando os buracos negros se fundem ou colidem com objetos ligeiramente menos densos, como estrelasmansão da dona da bet365nêutrons, os eventos criam ondulações no espaço-tempo, chamadas ondas gravitacionais.

Estas ondas se movem pelo cosmos na velocidade da luz e foram detectadas pela primeira vez na Terramansão da dona da bet3652015.

Desde então, grandes centros como o Observatóriomansão da dona da bet365Ondas Gravitacionais por Interferometria a Laser (Ligo, na siglamansão da dona da bet365inglês), nos Estados Unidos, e o observatório Virgo, pertomansão da dona da bet365Pisa, na Itália, têm compilado as ondas geradas por essas colisões.

Mas embora esses observatórios usem instrumentos que medem vários quilômetrosmansão da dona da bet365extensão, eles só conseguem detectar ondasmansão da dona da bet365buracos negrosmansão da dona da bet365tamanhos relativamente modestos.

"O Ligo detectou fusõesmansão da dona da bet365até cercamansão da dona da bet365apenas 150 massas solares", diz Nadine Neumayer, que lidera o grupomansão da dona da bet365pesquisa Galactic Nuclei do Instituto Max Planckmansão da dona da bet365Astronomia, na Alemanha.

"Há uma lacuna nos dados sobre o que a gente chamamansão da dona da bet365'buracos negrosmansão da dona da bet365massa intermediária',mansão da dona da bet365umas 10 mil massas solares mais ou menos. E essas, na verdade, poderiam ser as sementes dos buracos negros supermassivos."

A especialista sugere que buracos negrosmansão da dona da bet365massa intermediária podem ter se formado no universo muito cedo, a partir do colapsomansão da dona da bet365nuvensmansão da dona da bet365gás gigantes ou colisões descontroladasmansão da dona da bet365estrelas.

No ambiente exíguo do universo jovem, as sucessivas colisões entre esses buracos negrosmansão da dona da bet365tamanho médio, combinadas com um rápido acúmulomansão da dona da bet365material circundante, poderiam ter acelerado seu crescimento até escalas supermassivas.

Ainda assim, a teoria da semente do buraco negromansão da dona da bet365massa intermediária tem problemas. O pequeno universo incipiente também era muito quente.

As nuvensmansão da dona da bet365gás teriam sido banhadasmansão da dona da bet365radiação, possivelmente dando a elas muita energia para colapsar sobre si mesmas.

Mesmomansão da dona da bet365um cosmos denso, as leis da física também limitam a velocidade máxima na qual os buracos negros podem absorver matéria.

Volonteri diz que qualquer explicação atual para buracos negros supermassivos tem "gargalos e inconvenientes" que impedem os cientistasmansão da dona da bet365chegar a uma resposta definitiva.

"As teorias que envolvem o que chamamosmansão da dona da bet365'processos dinâmicos', o que significa que um buraco negro se forma a partirmansão da dona da bet365muitas, muitas estrelasmansão da dona da bet365vezmansão da dona da bet365apenas uma, são possíveis, mas esses processos devem acontecer sob condições muito específicas", explica.

"Há também teorias sobre 'buracos negros primordiais', que poderiam ter existido e começado a crescer antes das estrelas. Mas este é um território completamente desconhecido. Não temos nenhuma evidência observacional para provar esse princípio", acrescenta.

Volonteri diz que é fascinada pela física dos processos dinâmicos, mas reconhece que é muito difícil para a teoria prever com credibilidade algo que cresça mais do que cercamansão da dona da bet3651 mil massas solares.

"Quando você levamansão da dona da bet365consideração os quasares que já tinham um bilhãomansão da dona da bet365massas solares quando o universo tinha um bilhãomansão da dona da bet365anos, é muito difícil chegar a esses números", afirma.

Ela acredita que a verdadeira históriamansão da dona da bet365como os buracos negros supermassivos surgiram ainda não foi contada.

"Quanto mais investigamos, mais descobrimos que existem problemas que achávamos que havíamos entendido. Está faltando algo fundamental", sugere.

A geração atualmansão da dona da bet365instrumentosmansão da dona da bet365observação começou a preencher as lacunas. O Virgo, o Ligo e observatórios semelhantes estão fornecendo "informações demográficas" cada vez mais profundas sobre o tamanho, a idade e a localização da populaçãomansão da dona da bet365buracos negros do Universo.

Mas para completar os dados sobre buracos negros supermassivos, os pesquisadores vão precisarmansão da dona da bet365detectores ainda maiores.

Na décadamansão da dona da bet3652030, a Nasa e a Agência Espacial Europeia (ESA, na siglamansão da dona da bet365inglês) vão lançar a ambiciosa Antena Espacialmansão da dona da bet365Interferometria a Laser (LISA, na siglamansão da dona da bet365inglês), composta por três satélites voandomansão da dona da bet365um triângulo com ladosmansão da dona da bet3652,5 milhõesmansão da dona da bet365quilômetrosmansão da dona da bet365comprimento.

Esse detector funcionará com princípios semelhantes aos do Ligo e Virgo, masmansão da dona da bet365enorme escala permitirá que detecte ondas gravitacionaismansão da dona da bet365buracos negros muito grandes, além do alcance da tecnologia existente.

Mas há outras maneiras mais diretasmansão da dona da bet365ver os buracos negros.

O telescópio Event Horizons capturou recentemente as primeiras imagensmansão da dona da bet365buracos negros, tirando esses objetos misteriosos das sombras e revelando mais sobremansão da dona da bet365natureza e os efeitosmansão da dona da bet365sua gravidade e magnetismo nas galáxias que habitam.

Os astrofísicos também podem rastrear o movimento das estrelasmansão da dona da bet365órbitas próximas ao redor dos buracos negros no núcleo galáctico, extrapolando informações sobre objetos massivosmansão da dona da bet365seu centro.

A maioria das observações desse tipo é baseadamansão da dona da bet365telescópios terrestres que usam uma tecnologia chamada "óptica adaptativa".

Os observadores analisam uma estrela brilhante (ou um raio laser gerado por humanos) para medir as distorções atmosféricas que,mansão da dona da bet365outra forma, reduziriam a qualidade da imagem.

Os sinais controlados por computador corrigem estas distorções fazendo pequenos ajustes na forma física do espelho do telescópio.

O resultado são observações precisas do coraçãomansão da dona da bet365galáxias a bilhõesmansão da dona da bet365anos-luzmansão da dona da bet365distância e uma grande quantidademansão da dona da bet365dados sobre seus buracos negros supermassivos.

Neumayer foi uma das primeiras cientistas a usar óptica adaptativa para estudar os núcleos galácticos.

"É simplesmente incrível que você possa ter uma resolução melhor da Terra do que a partir do Telescópio Espacial Hubble", diz ela.

"Trabalhei na mediçãomansão da dona da bet365massas específicasmansão da dona da bet365buracos negros. Há uma correlação forte: quanto mais massa uma galáxia tem, mais massivo é seu buraco negro supermassivo central."

Apesar desta correlação, não há evidências clarasmansão da dona da bet365que galáxias massivas criem buracos negros massivos ou vice-versa. Eles estão conectados, mas a natureza dessa conexão permanece sendo um mistério.

Parte da explicação pode envolver colisões entre galáxias.

A maioria dos dois trilhõesmansão da dona da bet365galáxias observáveis ​​no universo está se afastando uma da outra, mas muitas colisões acontecem, gerando oportunidades para dois buracos negros centrais muito grandes se fundiremmansão da dona da bet365algo ainda maior.

Alguns cientistas acreditam que esta pode ser a forma como os buracos negros supermassivos realmente monstruosos se formam.

Quando buracos negros estelares comparativamente pequenos colidem, eles liberam enormes quantidadesmansão da dona da bet365energia por uma fraçãomansão da dona da bet365segundo, produzindo um clarão tão brilhante que ofusca brevemente tudo que está no céu.

Um evento semelhante envolvendo buracos negros supermassivos seria um dos eventos mais cataclísmicos que poderia ser detectado no céu noturno.

No entanto, embora os cientistas suspeitem que as fusõesmansão da dona da bet365buracos negros supermassivos ocorram, elas podem ser menos comuns devido a outro aspecto problemático da dinâmica dos buracos negros.

Os buracos negrosmansão da dona da bet365trajetóriamansão da dona da bet365colisão girammansão da dona da bet365torno uns dos outros com mais velocidade à medida que se aproximam. Mas buracos negros muito grandes alcançam um ponto a cercamansão da dona da bet365um parsec (3,26 anos-luz)mansão da dona da bet365distância,mansão da dona da bet365quemansão da dona da bet365velocidade orbital começa a equilibrar a atração gravitacional.

A degradaçãomansão da dona da bet365suas órbitas ocorreria tão lentamente que a fusãomansão da dona da bet365si não aconteceria na idade atual do universo.

No entanto, os físicos acreditam que essas fusões realmente acontecem, o que requer novas teoriasmansão da dona da bet365como superar o chamado "problema parsec final".

É necessário algum tipomansão da dona da bet365força ou energia adicional para juntar os buracos negrosmansão da dona da bet365órbita.

O universo está repletomansão da dona da bet365galáxias que acredita-se terem sido formadas por fusões, incluindo nossa própria Via Láctea, o que sugere que isso acontece.

Quando as galáxias colidem,mansão da dona da bet365estrutura espiral original é destruída à medida que estrelas, nuvensmansão da dona da bet365gás, matéria escura e buracos negros interagem. Até mesmo um atrito entre galáxias pode desestabilizar suas estruturas, tornando-as fáceismansão da dona da bet365detectar.

Mas isso significa que buracos negros supermassivos encontrados no centromansão da dona da bet365galáxias catavento imaculadas, como a UCG11700, não podem ser explicadosmansão da dona da bet365termosmansão da dona da bet365colisões. Suas estruturas sugerem que nunca se aproximarammansão da dona da bet365outra galáxia.

"Seleciono galáxias muito raras que estiveram sozinhas por toda amansão da dona da bet365existência, que estiveram muito, muito isoladas no universo", diz Becky Smethurst.

"Com elas, podemos ter certezamansão da dona da bet365que o buraco negromansão da dona da bet365seu centro nunca cresceu ao se fundir com outra coisa."

Isso significa que devem ter se formadomansão da dona da bet365outra maneira.

Smethurst trabalha retroativamente para determinar quão grandes esses buracos negros devem ter sido no início para atingir seu tamanho atual.

Seus melhores modelos indicam que um buraco negro que se formou no início do universomansão da dona da bet365entre 1 mil e 10 mil massas solares pode ser suficiente — números que se enquadram nas teoriasmansão da dona da bet365Neymayermansão da dona da bet365buracos negros "sementes"mansão da dona da bet365tamanho intermediário.

Mas esses buracos negros provavelmente não são provenientesmansão da dona da bet365estrelasmansão da dona da bet365colapso.

Os astrofísicos também estão analisando a possibilidademansão da dona da bet365que os buracos negros supermassivos se formem diretamente da matéria escura, o misterioso material que mantém as galáxias unidas.

Mas a matéria escura, um tipo teóricomansão da dona da bet365partícula que interage com a gravidade, mas é invisível à luz e ao eletromagnetismo, é por si só muito mal compreendida.

A combinação dos mistérios dos buracos negros e da matéria escura apenas torna a física mais complexa.

"Ainda há muito que não sabemos", diz Smethurst.

"Acho que seria arrogante da nossa parte concluir que a única maneiramansão da dona da bet365formar um buraco negro é por meiomansão da dona da bet365uma supernova, porque não sabemos disso com certeza."

"Talvez a explicação seja algo completamente impensável até agora. Aguardo ansiosamente o diamansão da dona da bet365que o universo nos surpreenderá com a resposta. Acho que será um grande dia para a ciência. "

Instrumentosmansão da dona da bet365observação mais avançados estão a caminho.

Neste ano, a Nasa planeja lançar o Telescópio Espacial James Webb (embora exista atualmente uma campanha para mudar o nome do instrumento devido às políticas homofóbicas impostas pelo diretormansão da dona da bet365mesmo nome da Nasa), cujo tamanho e capacidade sensorial sem precedentes o tornarão uma valiosa ferramenta na pesquisamansão da dona da bet365buracos negros supermassivos.

A missão Lisa, quando lançada, também proporcionará aos cientistas novas maneirasmansão da dona da bet365observar buracos negros supermassivos por meiomansão da dona da bet365suas ondas gravitacionais.

Outros cientistas estão criando mapas cada vez mais detalhados dos lugares, movimentos, formas e tamanhosmansão da dona da bet365milhõesmansão da dona da bet365galáxias, alimentando as pesquisas tantomansão da dona da bet365observadores quantomansão da dona da bet365teóricos.

"O ritmomansão da dona da bet365trabalho é simplesmente fenomenal", afirma Smethurst.

"Temos o equivalente a 100 anosmansão da dona da bet365pesquisas sobre buracos negros. Masmansão da dona da bet365comparação aos 14 bilhõesmansão da dona da bet365anos que o universo existe, não é suficiente para resolver todos os mistérios. Me proponho a responder uma pergunta e termino com mais cinco . E tudo bem".

Neumayer concorda com Smethurst que as descobertas mais fascinantes sobre buracos negros provavelmente terão a ver com perguntas que ninguém fez.

"Tem sido um século incrívelmansão da dona da bet365desenvolvimentos técnicos que tornaram essas descobertas possíveis", diz a cientista.

"Conhecemos muitos problemas que queremos resolver. Mas também veremos coisas novas que nem sequer podemos imaginar. E acho isso incrível."

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