27 de mar de 2014

Eis a solução para o paradoxo do buraco negro de Hawking

Buraco-negro

No início deste ano, Stephen Hawking propôs uma reformulação radical na forma como definimos os buracos negros, mas essa explicação ainda deixou uma grande pergunta sem resposta de como os buracos negros funcionam. Agora, um físico diz ter resolvido esse problema. O problema gira em torno do que acontece à informação quando ela é encontrada por um buraco negro. Um buraco negro se mantém cercado por um brilho de radiação chamado radiação Hawking, que lentamente evapora o monstro cósmico, embora isso demande uma incrível quantidade de tempo. as, conforme a radiação evapora, as informações que contém nela, teoricamente, são destruídas, o que viola um dos princípios fundamentais da física, que diz que a informação nunca pode ser perdida. 

É aí que Chris Adami, da Universidade de Michigan, entra em cena com sua solução. A resposta para o que acontece com a informação, explicou ele em um comunicado, encontra-se no conceito de emissão estimulada – basicamente a informação é copiada, assim como uma Xerox: “A emissão estimulada é o processo físico por trás dos LASERS (amplificação de luz por emissão estimulada de radiação).

Basicamente, ela funciona como uma máquina de cópia: você joga algo na máquina, e duas coisas idênticas saem. Se você joga informações em um buraco negro, pouco antes dela ser engolida, o buraco negro primeiro faz uma cópia que é deixado do lado de fora. Este mecanismo de cópia foi previsto por Albert Einstein em 1917, mas nunca havia sido aplicado a um buraco negro.  Sem esse mecanismo, a física não poderia ser consistente”. É uma ideia interessante que poderia oferecer uma explicação potencialmente elegante para o paradoxo de como a informação é tratada por buracos negros. Além do mais, Adami diz que sua solução se encaixa com a teoria de Hawking, mostrando que a teoria de como um buraco negro evapora está correta.

A busca por sementes de buracos negros supermassivos

Bulgeless Galaxy Hides Black Hole
A galáxia NGC 4395 é mostrado aqui em luz infravermelha, capturada pelo Telescópio Espacial Spitzer da NASA. Crédito da imagem: NASA / JPL-Caltech

Como cresce um buraco negro supermassivo que um milhão, ou até mesmo, um bilhão de vezes mais massivo que o Sol? Os astrônomos não sabem a resposta, mas um novo estudo usando dados do Wide-field Infrared Survey Explorer, ou WISE da NASA, tem apontado para o que pode ser a semente cósmica de um buraco negro que irá aflorar. Os resultados estão ajudando os cientistas a juntarem as peças da evolução de buracos negros supermassivos – poderosos objetos que dominam o coração de todas as galáxias. Fazer crescer um buraco negro não é algo fácil como uma planta, que tem sua semente plantada no solo, e regando ela germina. Os objetos massivos são densas coleções de matéria que são literalmente, buracos sem fundo, de onde nada consegue escapar.

Eles aparecem numa grande variedade de tamanhos. Os menores, são poucas vezes mais massivos que o Sol, e se formam a partir de estrelas que explodem. Os maiores, são bilhões de vezes mais massivos que o Sol, e crescem junto com as galáxias que os abrigam, com tempo, no fundo de seus interiores. Mas como esse processo funciona, é ainda um mistério. Pesquisadores usando o WISE endereçaram essa questão procurando por buracos negros em galáxias anãs, menores. Essas galáxias não passam por muita mudança, assim elas são mais clamas do que suas contrapartidas mais pesadas. De alguma maneira, elas lembram os tipos de galáxias que podem ter existido quando o universo era jovem, e assim elas oferecem uma pista sobre os berçários de buracos negros.

Nesse novo estudo, usando dados de todo o céu, obtidos pelo WISE na luz infravermelha, centenas de galáxias anãs foram descobertas onde os buracos negros enterrados podem estar escondidos. A luz infravermelha, o tipo de luz que o WISE coleta, pode atravessar a poeira, diferente da luz visível, assim ela é melhor para encontrar buracos negros escondidos e empoeirados. Os pesquisadores encontraram que os buracos negros das galáxias anãs, podem ser em torno de 1000 a 10000 vezes mais massivos que o nosso Sol – maior do que se esperava para essas galáxias pequenas.

“Nossas descobertas sugerem que as sementes originais dos buracos negros supermassivos já sejam muito massivas”, disse Shobita Satyapal, da George Mason University, em Fairfax, Va. Satyapal é o principal autor do artigo publicado na edição de Março de 2014 do Astrophysical Journal. Daniel Stern, um astrônomo especializado em buracos negros no Laboratório de Propulsão a Jato da NASA em Pasadena, na Califórnia, que não fez parte do estudo, disse que a pesquisa demonstra o poder de uma pesquisa de todo o céu como o WISE para encontrar os buracos negros mais raros. “Embora seja necessário mais pesquisa para confirmar se as galáxias anãs são de fato dominadas por buracos negros que se alimentam ativamente, isso é exatamente para o que o WISE foi desenhado: encontrar objetos interessantes que se destacam”.

As novas observações argumentam contra um popular teoria sobre o crescimento de buracos negros, que diz que os objetos ganham massa por meio das colisões de galáxias. Quando o nosso universo era jovem, era mais provável que as galáxias se chocassem e se fundissem. É então possível, nesse cenário, que os buracos negros dessas galáxias se fundissem também ganhando massa. Nesse cenário, os buracos negros supermassivos, crescem por meio de uma série de fusões galácticas.

A descoberta de buracos negros de galáxias anãs que são maiores do que o esperado, sugere que as fusões de galáxias não eram necessárias para criar grandes buracos negros. As galáxias anãs não têm um uma história de fusões galácticas, e mesmo assim seus buracos negros são relativamente grandes. Ao invés disso, os buracos negros supermassivos podem ter se formado bem no começo da história do universo. Ou, eles podem ter crescido de maneira harmoniosa com suas galáxias hospedeiras, alimentando-se do gás ao redor. Nós ainda não sabemos como os buracos negros monstruosos que residem no centro das galáxias se formaram”, disse Satyapal. “Mas encontrar grandes buracos negros em galáxias pequenas nos mostra que grandes buracos negros precisam de alguma foram terem sido criados, no início do universo, antes de galáxias colidirem com outras galáxias”.

Os outros autores do estudo, são: N.J Secrest, W. McAlpine, e J.L. Rosenberg da George Mason University, S. L. Ellison, da University of Victoria, no Candá e J. Fischer do Naval REsearch Laboratory em Washington. O WISE foi colocado em modo de hibernação depois de ter completado sua missão primária em 2011. Em Setembro de 2013 ele foi reacordado, e teve sua missão renomeada para NEOWISE, com o objetivo voltado para auxiliar a NASA nos esforços para identificar a população de objetos próximos da Terra, potencialmente perigosos. A missão NEOWISE também irá caracterizar asteroides conhecidos anteriormente e cometas para melhor entender seus tamanhos e suas composições.

O Laboratório de Propulsão a Jato da NASA em Pasadena, na Califórnia, gerencia e opera a missão NEOWISE para o Science Mission Directorate da NASA. A missão WISE foi selecionada competitivamente sob o Explores Program da NASA gerenciado pelo Goddard Space Flight Center da agência, em Greenbelt, Md. Os instrumentos científicos foram construídos pela empresa Space Dynamics Laboratory, em Logan, Utah. A sonda foi construída peal Ball Aerospace & Technologies Corp. em Boulder, no Colorado. As operações científicas e o processamento de dados é realizado no Infrared Processinge and Analysis Center no Instituto de Tecnoloiga da Califórnia em Pasadena.

Novo planeta-anão dá pista de planeta gigante distante

Novo planeta-anão dá pista de planeta gigante distante

Os novos dados mostram que ainda estamos muito longe de conhecer integralmente o nosso Sistema Solar. [Imagem: Scott Sheppard/Chad Trujillo]

Fronteiras do Sistema Solar
A fronteira do Sistema Solar mudou de novo. Astrônomos acabam de identificar mais um planeta-anão, temporariamente batizado de 2012 VP113. Mas esta não é a parte mais interessante da descoberta. O pequeno 2012 VP113 parece indicar a existência de um nono planeta no Sistema Solar, um gigante com eventualmente 10 vezes a massa da Terra e ainda mais distante. Se é o Planeta X que a NASA anda procurando é algo que terá que esperar até que ele seja observado diretamente. Por enquanto, os astrônomos estão deduzindo sua existência por sua influência sobre a órbita do novo planeta-anão agora observado.

Até onde se conhece
O Sistema Solar conhecido pode ser dividido em três partes: os planetas rochosos como a Terra, que estão perto do Sol, os planetas gigantes gasosos, que estão mais distantes, e objetos congelados do cinturão de Kuiper, que se encontram um pouco além da órbita de Netuno. Além deles, só se conhecia de forma direta até agora um objeto, chamado Sedna. Mas o recém-descoberto 2012 VP113 tem uma órbita além de Sedna, tornando-se o corpo celeste conhecido mais distante no Sistema Solar.Isto mostra que, ao contrário do que se acreditava, Sedna não é único, e os dois planetas-anões podem ser apenas os primeiros identificados de uma nova população de corpos celestes muito afastados do Sol. As teorias indicam que, ainda mais distante, existe uma região que passou a ser conhecida como Nuvem de Oort, que seria repleta de corpos celestes pequenos, de onde se originariam os cometas.

Planeta desconhecido
O 2012 VP113 está tão distante que a parte mais próxima de sua órbita o traz a 80 unidades astronômicas (au) do Sol - uma unidade astronômica equivale à distância da Terra ao Sol. Para comparação, os planetas rochosos ficam entre 0,39 e 4,2 au do Sol, os gigantes gasosos entre 5 e 30 au, e o Cinturão de Kuiper, que inclui Plutão, fica entre 30 e 50 au. Sedna, o corpo celeste mais distante conhecido até agora fica a 75 au. No ponto mais distante de suas órbitas, contudo, tanto Sedna quanto 2012 VP113 distanciam-se a centenas de unidades astronômicas do Sol. O formato de suas órbitas indica que eles devem sofrer a influência de um outro corpo celeste de grande massa, já que eles estão longe demais para sofrerem a influência da gravidade dos planetas conhecidos. Os astrônomos sugerem que pode ser uma "Super Terra", ou mesmo um planeta ainda maior, dependendo de sua distância, ainda por ser descoberto.

Muito a se descobrir
Segundo os descobridores do novo planeta-anão, os dados que levaram à descoberta do 2012 VP113 indicam que pode haver 900 objetos semelhantes com dimensões acima dos 1.000 km de diâmetro, e que a população da Nuvem de Oort "interna" poderia ser maior do que a do Cinturão de Kuiper e do cinturão principal de asteroides, entre Marte e Júpiter. "Alguns desses objetos da Nuvem de Oort interna poderiam rivalizar em tamanho com Marte e mesmo com a Terra. Isto porque muitos deles estão tão distantes que mesmo os maiores têm um brilho muito tênue para serem detectados com a tecnologia atual," disse Scott Sheppard, que descobriu o novo planeta-anão juntamente com seu colega Chadwick Trujillo.
Fonte: Inovação Tecnológica
Related Posts Plugin for WordPress, Blogger...