16 de julho de 2019

Astrônomos detectaram dois buracos negros supermassivos em rota de colisão


Graças ao entendimento das ondas gravitacionais, a teoria do físico Albert Einstein sobre a ondulação do tecido espaço-tempo, uma parte da Teoria da Relatividade de 1916, e confirmada em 2016, estamos entendendo melhor o que acontece quando os buracos negros colidem. Mas os buracos negros em órbita próxima geram apenas ondulações no espaço-tempo, suficientemente fortes para serem detectadas logo antes de se romperem.  

Mas uma nova descoberta poderia mudar tudo isso. Em uma galáxia a pouco mais de 2,5 bilhões de anos-luz de distância, os astrônomos identificaram dois buracos negros supermassivos destinados a um colossal colapso.  

Encontro entre os dois buracos negros supermassivos vai demorar a acontecer

Não fique muito animado. Eles ainda estão muito distantes, e os astrônomos estimam que poderia levar outros 2,5 bilhões de anos para que os buracos negros se encontrem. O lado bom disso tudo é o aprendizado que a nossa ciência pode obter com esse acontecimento, mesmo se não estivermos por perto para ver este encontro de gigantes.

A maior promessa dessa descoberta é ter uma maior compreensão de como funcionam as ondas gravitacionais, um humo hipotético de ondas gravitacionais de baixa frequência, oriundas de fontes como buracos negros supermassivos prestes a se fundir.

A detecção do ruído desse tipo de evento ainda está fora do alcance de nossos instrumentos atuais. Mas agora que temos a certeza de que dois buracos negros supermassivos vão se encontrar, e suas características fornecem aos astrônomos uma estimativa de quantos desses encontros poderiam estar acontecendo pelo universo, fazendo potencialmente esse ruído de fundo de ondas gravitacionais.

"É um pouco como um coro caótico de grilos cantando no meio da noite", disse o astrofísico Andy Goulding, da Universidade de Princeton . "Você não pode discernir um grilo de outro, mas o volume do barulho ajuda a estimar quantos grilos estão por aí."

Ter uma compreensão desse ruído poderia eventualmente nos ajudar a descobrir se buracos negros supermassivos sequer se fundem.

Até agora, nossas detecções de colisão de buracos negros foram de buracos negros de massa estelar muito menos intensos. A mais poderosa detecção de ondas gravitacionais até hoje foi uma colisão entre os buracos negros 50 e 34 vezes a massa do Sol, respectivamente. Buracos negros supermassivos são outra categoria. Cada um neste encontro recém-descoberto é estimado em 400 milhões de vezes a massa do Sol; e cada um é o núcleo de uma galáxia, os dois se juntando em uma colisão galáctica.

O que acontece quando dois buracos negros supermassivos se encontram?

Como será o núcleo dessa galáxia após o épico encontro? Será um buraco negro gigante supermassivo 800 bilhões de vezes a massa do Sol, ou, quando eles se aproximarem, os dois buracos negros ficarão presos em uma órbita perpétua um com o outro?

"É um grande embaraço para a astronomia que não sabemos se buracos negros supermassivos se fundem", disse a astrofísica Jenny Greene, da Universidade de Princeton. "Para todos na física dos buracos negros, observacionalmente, este é um enigma de longa data que queremos entender."

De acordo com a modelagem teórica, quando duas galáxias se fundem, seus buracos negros são inexoravelmente puxados juntos, transferindo sua energia orbital para o gás e estrelas ao redor deles, e assim orbitam em uma espiral cada vez mais apertado.

Sabemos que dois buracos negros de massa estelar eventualmente se juntarão e formarão um único objeto, mas com buracos negros supermassivos, há dúvidas quanto a isso.

À medida que sua órbita encolhe, também ocorre a região do espaço para a qual eles podem transferir energia. No momento em que estão separados por um parsec (cerca de 3,2 anos-luz), teoricamente essa região do espaço não é grande o suficiente para suportar mais decaimento orbital, então eles permanecem em uma órbita binária estável - potencialmente por bilhões de anos. Isso é chamado de problema final do parsec.

Se pudéssemos ver um núcleo galáctico binário, poderíamos resolver esse problema, mas a uma distância de um parsec, os buracos negros em colisão seriam muito próximos um do outro para diferenciar, e é muito difícil ver um buraco negro.

Esse par de buracos negros recém-descobertos ainda está a cerca de 430 parsecs (1.400 anos-luz) de distância, então eles não resolverão diretamente o problema final do parsec - mas ainda são úteis, já que deram aos pesquisadores uma estimativa melhor de quanto tempo leva antes a colisão começaria a produzir ondas gravitacionais detectáveis.

Analisando esse recém-descoberto dueto de buracos negros no contexto de um hipotético fundo de ondas gravitacionais, a equipe conseguiu chegar a uma estimativa de cerca de 112 buracos negros supermassivos que se fundem dentro da distância de detecção da Terra. É uma quantidade suficientemente boa perto de nós para termos a primeira detecção de fundo de ondas gravitacionais em alguns anos.

Se a onda gravitacional emitir ruídos de encontros de buracos negros supermassivos, então de alguma forma a ciência conseguirá de fato fechar o parsec final entre eles. E, se não for possível detectar esse ruído, talvez esse problema nunca possa ser resolvido.

A pesquisa foi publicada no The Astrophysical Journal Letters.
Fonte: Oficinadane.com.br

Novo método pode resolver a dificuldade de medir a expansão do universo

Impressão de artista da explosão e do surto de ondas gravitacionais emitidas quando um par de estrelas de neutrões superdensas colidem. Novas observações com radiotelescópios mostram que estes eventos podem ser usados para medir o ritmo de expansão do Universo.Crédito: NRAO/AUI/NSF

Usando radiotelescópios da NSF (National Science Foundation), os astrónomos demonstraram como uma combinação de observações de ondas gravitacionais e rádio, juntamente com uma modelagem teórica, pode transformar as fusões de pares de estrelas de neutrões numa "régua cósmica" capaz de medir a expansão do Universo e resolver uma questão pendente sobre o seu ritmo.

Os astrónomos usaram o VLBA (Very Long Baseline Array), o VLA (Karl G. Jansky Very Large Array) e o GBT (Robert C. Byrd Green Bank Telescope) para estudar as consequências da colisão de duas estrelas de neutrões que produziram ondas gravitacionais detetadas em 2017. Este evento fornece uma nova maneira de medir o ritmo de expansão do Universo, conhecido pelos cientistas como a Constante de Hubble. O ritmo de expansão do Universo pode ser usado para determinar o seu tamanho e idade, além de servir como uma ferramenta essencial para interpretar observações de objetos noutras partes do Universo.

Dois métodos principais de determinação da Constante de Hubble usam as características da radiação cósmica de fundo em micro-ondas, radiação remanescente do Big Bang, ou um tipo específico de explosões de supernova, de nome supernovas do Tipo Ia, no Universo distante. No entanto, estes dois métodos fornecem resultados diferentes. A fusão de estrelas de neutrões dá-nos uma nova maneira de medir a constante de Hubble e, esperançosamente, de resolver o problema," disse Kunal Mooley, do NRAO (National Radio Astronomy Observatory) e do Caltech.

A técnica é semelhante à que usa explosões de supernova. Pensa-se que as explosões de supernova do Tipo Ia tenham todas um brilho intrínseco que pode ser calculado com base na velocidade com que crescem e diminuem de brilho. A medição deste brilho, a partir da Terra, indica-nos a distância da explosão de supernova. A medição do desvio Doppler da luz da galáxia hospedeira indica a velocidade a que a galáxia se está a afastar da Terra. A velocidade, dividida pela distância, produz a constante de Hubble. Para obter um valor preciso, têm que ser feitas muitas medições a distâncias diferentes.

Quando duas estrelas de neutrões colidem, produzem uma explosão e um surto de ondas gravitacionais. A forma do sinal da onda gravitacional diz aos cientistas quão "brilhante" foi esse surto de ondas gravitacionais. A medição do "brilho", ou intensidade das ondas gravitacionais recebidas na Terra, pode fornecer a distância.

"Este é um meio completamente independente de esclarecermos o verdadeiro valor da Constante de Hubble," disse Mooley. No entanto, há uma reviravolta. A intensidade das ondas gravitacionais varia com a sua orientação em relação ao plano orbital das duas estrelas de neutrões. As ondas gravitacionais são mais fortes na direção perpendicular ao plano orbital e mais fracas se o plano orbital estiver de lado, visto da perspetiva da Terra.

"A fim de usar as ondas gravitacionais para medir a distância, precisávamos de conhecer essa orientação," explicou Adam Deller, da Universidade de Tecnologia de Swinburne, na Austrália.

Durante um período de meses, os astrónomos usaram os radiotelescópios para medir o movimento de um jato super-rápido de material ejetado da explosão. "Nós usámos estas medições, juntamente com simulações hidrodinâmicas detalhadas, para determinar o ângulo de orientação, permitindo assim a utilização das ondas gravitacionais para descobrir a distância," disse Ehud Nakar da Universidade de Tel Aviv.

Os cientistas dizem que esta única medição, de um evento a cerca de 130 milhões de anos-luz da Terra, ainda não é suficiente para resolver a incerteza, mas a técnica agora pode ser aplicada a futuras fusões de estrelas de neutrões detetadas com ondas gravitacionais.

"Pensamos que mais 15 eventos deste tipo, que podem ser observados tanto com ondas gravitacionais quanto em grande com radiotelescópios, podem resolver o problema," disse Kenta Hotokezaka, da Universidade de Princeton. "Este seria um avanço importante na nossa compreensão de um dos aspetos mais importantes do Universo," acrescentou.

A equipe científica internacional liderada por Hotokezaka divulgou os seus resultados num artigo publicado na revista Nature Astronomy.
Fonte: Astronomia OnLine

As 25 estrelas mais brilhantes do Céu Noturno


Sabe os nomes de algumas das estrelas mais brilhantes? É provável que sim, embora algumas estrelas brilhantes tenham nomes tão antigos que remontam ao início da linguagem escrita. Muitas culturas do mundo têm os seus próprios nomes para as estrelas mais brilhantes, e é cultural e historicamente importantelembrá-las. No entanto, no interesse de uma comunicação global clara, a União Astronómica Internacional começou a designar nomes estelares padronizados. Na imagem em destaque, em cores verdadeiras, as 25 estrelas mais brilhantes do céu noturno, atualmente vistas pelos humanos, juntamente com os seus nomes reconhecidos pela UAI. Alguns nomes têm significados interessantes, incluindo Sirius ("o queimador" em Latim), Vega ("caindo" em Árabe) e Antares ("rival de Marte" em Grego). Também é provável que outros destes nomes de estrelas brilhantes não lhe sejam tão familiares, embora a famosa Polar seja demasiado fraca para fazer parte desta lista.
Crédito: Tragoolchitr Jittasaiyapan       
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