Quão comuns são os buracos negros?

O conceito de buracos negros remonta à década de 1780.

NASCIDO. Um buraco negro de massa estelar em um sistema binário arremessa através do plano de uma galáxia após a criação do buraco negro em uma explosão de supernova. Esta obra de arte imaginativa revela o jato bipolar que emana do centro do buraco negro. ESA

Na esteira da teoria geral da relatividade de Einstein, o astrofísico teórico alemão Karl Schwarzschild apresentou uma proposta detalhada sobre a existência de buracos negros em 1916. O conceito de buracos negros remonta à década de 1780, quando John Michell e Pierre Simon Laplace imaginaram "Estrelas escuras" cuja gravidade era tão forte que nem a luz poderia escapar. Como em muitas idéias surpreendentes, a aceitação dos buracos negros como objetos reais levou muito tempo. 

Não foi até os astrônomos serem capazes de observar muitas galáxias e sistemas estelares binários maciços na década de 1970 e início da década de 1980 que se tornou óbvio que buracos negros deveriam existir. Na década de 1990, ficou claro para os astrônomos que os buracos negros não apenas existem, mas são abundantes.

Um buraco negro é uma região do espaço-tempo afetada por um campo gravitacional tão denso que nada, nem mesmo a luz, pode escapar dele. Considere a velocidade de escape na Terra: se você pudesse jogar uma bola a uma velocidade de 11 quilômetros por segundo, poderia jogá-la no espaço, superando a força gravitacional da Terra. À medida que objetos maciços são esmagados em volumes menores, seu puxão gravitacional aumenta drasticamente. Em um buraco negro, a velocidade de escape excede 186.000 milhas por segundo - a velocidade da luz - e tudo dentro do buraco fica preso.

Então, se os buracos negros são negros, como os astrônomos sabem que eles existem? Não diretamente visíveis, os buracos negros devem ser detectados por seus efeitos em estrelas, gás ou poeira próximos. Na Via Láctea, muitos buracos negros estelares - com massas na faixa de cerca de 10 vezes a do Sol - existem em sistemas estelares binários.

Quando uma estrela massiva morre, ela explode como uma supernova. Mas o núcleo da estrela explodida permanece para trás como uma estrela de nêutrons ou, se for pesada o suficiente, como um buraco negro. Buracos negros tornam-se visíveis quando existem em binários de raios-X, sistemas de estrelas gêmeas nos quais uma das estrelas se tornou um buraco negro e a outra ainda está lá. O buraco negro rasga ou perturba seu companheiro, cujo resultado libera energia de raios-X.

VIZINHO DE FURO NEGRO.

Um disco de jovens estrelas azuis envolve um buraco negro supermassivo no centro da galáxia de Andrômeda (M31) nesta obra de arte. A região do buraco negro fica no centro do disco, pouco visível.ESA / NASA / Adolf Schaller

Mas buracos negros do tamanho de estrelas não são o único tipo. Pesquisas com o Telescópio Espacial Hubble e grandes instrumentos terrestres descobriram várias dezenas de casos bem definidos de buracos negros supermassivos no centro das galáxias. Estes são buracos negros monstruosamente poderosos que contêm entre um milhão e um bilhão de massas solares de material. De fato, a Via Láctea possui um buraco negro relativamente modesto de um milhão de massas solares. Muitas centenas de galáxias são o que os astrônomos chamam de "ativas", produzindo emissões de alta energia a partir de seus núcleos e também são suspeitas de abrigar buracos negros.

À medida que as observações de galáxias distantes se acumulam, ficou claro que buracos negros extragaláticos são comuns no universo. Pode ser que os buracos negros se formem dentro de todas as galáxias de tamanho médio e grande (provavelmente não nas galáxias anãs, onde não há massa suficiente) no início do universo.

É possível que os buracos negros "sementeiam" até mesmo antes da formação de galáxias e estrelas, que se formaram ao redor desses poços gravitacionais. De qualquer forma, as fases "ativas" de algumas galáxias ocorrem quando o material fresco cai nos buracos negros centrais, alimentando-os e emitindo grandes quantidades de radiação que vemos nos telescópios. Tal idéia é semelhante a uma galáxia "saudável" que passa por uma crise periódica de "gripe", que perturba e reconfigura seu sistema. 

PESQUISA CÓSMICA. Um buraco negro supermassivo no centro da galáxia M87 em Virgem dispara um jato de material para fora.NASA / Equipe do Hubble Heritage

A idéia de que buracos negros são comuns teve um impulso em 2001, quando o Observatório de Raios-X Chandra concluiu uma pesquisa no céu dos raios-X e encontrou uma abundância de buracos negros supermassivos em dois "campos profundos". Os dados do Chandra mostraram que esses buracos negros gigantes eram mais ativos no passado do que são hoje, ajustando-se perfeitamente à imagem evolutiva. Os cientistas Chandra deram um vislumbre de galáxias como a jovem Via Láctea e as encontraram ativas. Nossa galáxia provavelmente estava ativa também antes de seu buraco negro central consumir a maior parte do material ao seu redor e se estabelecer em uma vida mais tranquila.

Além dos buracos negros comuns, os teóricos propuseram "buracos de minhoca", buracos negros com diferentes graus de rotação e carga elétrica. Filmes sugerem que um buraco de minhoca pode levar a viajar através do continuum espaço-tempo. Mas ainda não existem evidências de buracos de minhoca e, além disso, o passeio seria um pouco difícil. Ao encontrar um buraco negro de qualquer tipo, seu corpo (e naves espaciais, etc.) seria puxado para uma linha muito longa de prótons - antes de ser frito por raios-X e raios gama - o que faria com que chegar a qualquer lugar que você fosse fosse uma jornada desagradável .

Fonte: Astronomy.com