O espaço sideral é o lar de todos os tipos de objetos estranhos e maravilhosos – estrelas de nêutrons, nebulosas, aglomerados de galáxias. Entre os mais fascinantes estão os buracos negros. Desde que o astrónomo alemão Karl Schwarzschild previu pela primeira vez a sua existência em 1916, os investigadores acumularam uma riqueza de conhecimentos sobre os esquivos gigantes.
À medida que a astronomia se torna cada vez mais avançada, os cientistas começam a aprender mais sobre a natureza dos buracos negros. Redemoinhos magnéticos, jatos de ondas de rádio, teorias de buracos de minhoca, explosões recordes. Nos últimos anos, os observadores das estrelas viram de tudo e começaram a responder a algumas das questões que outros colocaram.
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10 Vislumbre de luz sem precedentes por trás de um buraco negro
Os buracos negros são gigantes cósmicos que devoram tudo e qualquer coisa que cruze seu caminho. A sua atração gravitacional é tão imensa que nada, nem mesmo a luz, consegue escapar à sua atração. Portanto, seria de esperar que fosse impossível detectar luz por trás de um buraco negro. Certamente quaisquer emissões teriam sido sugadas, certo?
Albert Einstein discordou. Em 1915, o cientista alemão propôs que objetos extremamente pesados, como buracos negros, distorcessem a estrutura do tempo e do espaço, permitindo que a luz viajasse ao seu redor. Esta foi uma parte fundamental da sua teoria da relatividade geral, uma ideia que revolucionou a física moderna. Os cientistas já detectaram este efeito – conhecido como lente gravitacional – antes, mas ninguém tinha conseguido detectar a luz por trás de um buraco negro até recentemente.
Então, em julho de 2021, astrônomos da Universidade de Stanford o decifraram. A equipe estava examinando um buraco negro supermassivo no coração de uma galáxia distante chamada Zwicky quando notaram estranhas emissões de raios X que não conseguiam identificar. Eles estavam acostumados a detectar sinais na frente do buraco negro, mas esses novos eram diferentes. Esses flashes apareceram mais tarde, e a luz era menos brilhante, como ecos que chegam após a explosão principal. Depois de muita análise, os investigadores confirmaram que estas misteriosas detecções eram, na verdade, pulsos de luz que formavam um arco em torno da borda do buraco negro de Zwicky, validando mais uma vez a inovadora teoria da relatividade de Einstein. [1]
9 Astrônomos capturam redemoinhos magnéticos ao redor da borda de um buraco negro
Em 2019, astrônomos fizeram história ao divulgar a primeira imagem da periferia de um buraco negro. Os próprios buracos negros são impossíveis de fotografar. A fotografia pioneira capturou a sombra do M87*, um buraco negro supermassivo a 55 milhões de anos-luz de distância. Os cientistas compilaram a fotografia usando dados de uma rede global de detectores conhecida como Event Horizon Telescope.
Dois anos mais tarde, num outro feito científico nunca antes visto, a equipa revelou uma nova fotografia, fornecendo informações ainda mais cruciais sobre o comportamento misterioso dos gigantes celestes. Finalmente, em março de 2021, os investigadores revelaram outra imagem de M87*, só que desta vez mostrando linhas de campo magnético em espiral em torno da sua sombra.
Buracos negros como o M87* estão rodeados por um anel brilhante de matéria cósmica quente. Os cientistas analisaram a luz desta região e a direção das vibrações. Os buracos negros são conhecidos por cuspir grandes jatos de matéria, mas ninguém sabe ao certo por quê. Os cientistas esperam que os redemoinhos magnéticos possam ajudar a explicar este fenómeno peculiar. [2]
8 Observatórios detectam explosão que quebrou recordes
Em 2016, o Observatório de Raios-X Chandra da NASA começou a captar leituras incomuns nas profundezas do espaço sideral. O aglomerado de galáxias Ophiuchus, a cerca de 390 milhões de anos-luz de distância, parecia conter uma curva estranha. No início, os cientistas rejeitaram a ideia de que fosse causado por um buraco negro porque a enorme quantidade de energia envolvida parecia imensa demais para ser verdade.
Mas à medida que mais dados chegavam, as evidências começaram a se acumular. Eventualmente, a NASA percebeu que havia descoberto, em suas palavras, a “maior explosão vista no universo”.
Os aglomerados de galáxias são algumas das maiores estruturas conhecidas no universo. Eles são compostos por milhares de galáxias, matéria escura e gás quente. Perto do meio do aglomerado de Ophiuchus encontra-se uma grande galáxia que contém um buraco negro supermassivo. Os cientistas calculam que a explosão colossal pode ter resultado daquele gigantesco bebedor de espaço. Diz-se que a energia libertada na explosão é cinco vezes mais poderosa do que a recordista anterior, uma vasta erupção no aglomerado de galáxias MS 0735+74.
Simona Giacintucci, principal autora do estudo, comparou a explosão à erupção de 1980 que destruiu o topo do Monte Santa Helena. “Uma diferença fundamental é que seria possível encaixar quinze galáxias da Via Láctea consecutivas na cratera que esta erupção perfurou no gás quente do aglomerado.” [3]
7 Objetos que mudam de forma à espreita perto do buraco negro da Via Láctea
Nos últimos anos, os astrônomos notaram vários objetos estranhos que mudam de forma escondidos na Via Láctea. Pesquisadores da Universidade da Califórnia, em Los Angeles, descobriram-nos orbitando o buraco negro no coração da nossa galáxia. Os que estão mais distantes do buraco negro parecem ser os mais compactos. Mas eles começam a se expandir à medida que se aproximam do horizonte de eventos.
Esses bizarros glóbulos de gás foram apelidados de objetos G. Os cientistas calculam que se formam quando duas estrelas se fundem pela imensa atração gravitacional do buraco negro.
Os cientistas detectaram seis objetos G mutantes na Via Láctea, embora possa haver mais em outras partes do universo. A ganhadora do Prêmio Nobel, Andrea Ghez, encontrou o primeiro objeto G em 2005. Mas foram necessários sete anos até que pesquisadores na Alemanha descobrissem o segundo. [4]
6 Buracos negros supermassivos podem ser buracos de minhoca disfarçados
Buracos de minhoca são túneis cósmicos que atravessam o espaço, transportando viajantes para qualquer lugar deste universo e possivelmente para outros. Há mais de cem anos, Albert Einstein explicou que buracos de minhoca poderiam existir, mas ninguém sabe ao certo se realmente existem.
Durante anos, os astrônomos procuraram nos céus evidências que confirmassem ou rejeitassem a existência de buracos de minhoca. Mas em Novembro de 2020, investigadores publicaram um artigo sugerindo que podem ter-se deparado com eles sem sequer se aperceberem. Mikhail Piotrovich propôs a ideia de que certos buracos negros poderiam, na verdade, ser aberturas para buracos de minhoca.
Buracos negros e buracos de minhoca têm mais em comum do que você imagina. Ambos são extraordinariamente densos e têm imensa atração gravitacional. A principal diferença é que nada pode sair de um buraco negro depois de entrar, enquanto qualquer objeto que entre em um buraco de minhoca poderia, em teoria, viajar de volta para fora. Piotrovich e a sua equipa esperam que o estudo das emissões de raios gama possa ajudar a confirmar a sua fascinante teoria. [5]
5 A fusão de buracos negros causa a luz de um trilhão de estrelas
Os buracos negros são conhecidos por se esconderem na escuridão do espaço, colidindo uns com os outros e se fundindo. No entanto, até recentemente, os cientistas presumiam que este processo era invisível, ocorrendo sob o manto da escuridão.
Mas agora, os investigadores acreditam que quando os buracos negros colidem, uma onda ofuscante de luz é libertada um bilião de vezes mais brilhante que o Sol. Ligo, o observatório de ondas gravitacionais, detectou uma explosão deslumbrante em 2019, que os cientistas acreditam ter sido causada pela fusão de dois buracos negros na presença de um terceiro buraco negro. O gás e a poeira circundantes atuam como holofotes para a colisão, iluminando o evento cataclísmico.
“Este buraco negro supermassivo borbulhava durante anos antes desta erupção mais abrupta”, explicou Matthew Graham, principal autor do estudo. “Concluímos que a erupção é provavelmente o resultado de uma fusão de buracos negros.” [6]
4 Cientistas fotografam jato de ondas de rádio
O Event Horizon Telescope (EHT) é um feito incrível de engenharia. Consiste em oito observatórios de rádio espalhados pelo mundo. A coleta de seus dados cria um telescópio gigante e de alta precisão do tamanho da Terra.
Em julho de 2021, o projeto EHT divulgou uma série de imagens de um buraco negro emitindo jatos de ondas de rádio. O buraco negro no centro da galáxia Centaurus A é conhecido por emitir grandes quantidades de energia, muito mais do que o da Via Láctea. Mas isto marca a primeira vez que os cientistas capturaram um buraco negro com tanta clareza que jorra material para o céu. O EHT permite aos cientistas fotografar os jatos gigantescos com uma precisão dez vezes maior e uma resolução dezesseis vezes melhor do que era possível antes. [7]
3 Pesquisadores detectam um buraco negro devorando uma estrela de nêutrons
Buracos negros e estrelas de nêutrons estão entre os objetos mais densos e exóticos do universo. Quando eles se chocam, o inferno começa. Uma colisão é um evento cataclísmico. Os dois gigantes se fundem com tanta intensidade que criam grandes ondas que ecoam no espaço e no tempo.
Nos últimos anos, os cientistas viram dois buracos negros colidindo e duas estrelas de nêutrons colidindo. Mas até recentemente, capturar um buraco negro colidindo com uma estrela de nêutrons era um desafio muito mais difícil.
Então, depois de muita espera, como se fossem ônibus, chegaram dois ao mesmo tempo. Em janeiro de 2020, os astrônomos receberam sinais de duas fusões de buraco negro e estrela de nêutrons com intervalo de dez dias entre si. Os cientistas acreditam que ambos os eventos ocorreram há cerca de um bilhão de anos. Como o espaço é tão vasto, os ecos cósmicos só chegaram à Terra no ano passado. Em ambos os casos, o buraco negro era tão grande que devorou a estrela de nêutrons. [8]
2 Astrônomos intrigados com buraco negro com massa “impossível”
Em 2020, os cientistas ficaram coçando a cabeça após detectarem uma colisão de buraco negro que, segundo a teoria, deveria ter sido impossível. Pelo menos um dos gigantescos tinha massa 85 vezes maior que a do Sol, que os cientistas costumavam acreditar ser grande demais para se envolver nesse tipo de colisão.
Depois que os dois colidiram e se fundiram, eles produziram um buraco negro quase 150 vezes mais pesado que o sol. Isso é mais pesado do que qualquer buraco negro detectado anteriormente.
Pensa-se que a fusão distante ocorreu quando o universo tinha apenas metade da sua idade atual. O astrofísico teórico Ilya Mandel descreveu a descoberta como “maravilhosamente inesperada”. [9]
1 Os buracos negros são uma fonte de energia quase infinita?
O físico britânico Sir Roger Penrose é uma figura central na astronomia. Em 1969, ele apresentou a ideia de que os buracos negros poderiam ser usados por futuras civilizações para gerar energia. Em teoria, um objeto colocado perto, mas não dentro de um buraco negro, deveria adquirir energia negativa. Penrose sugeriu que o objeto deveria então se dividir ao meio, com uma metade sendo sugada pelo buraco negro e a outra metade recuando. A metade que recuou deveria agora ter obtido energia do buraco negro. Esta energia, se aproveitada, poderia ser usada para abastecer um planeta inteiro.
Do jeito que as coisas estão, tal feito está muito além dos limites da tecnologia atual. Mas Penrose estava certo? Em 1971, o físico Yakov Zel’dovich planejou um experimento que poderia ocorrer aqui na Terra para testar a vasta teoria de Penrose. Infelizmente, devido a restrições tecnológicas, a experiência de Zel’dovich também foi impossível.
Avançando para junho de 2020, quando, mais de meio século desde que Penrose teve a ideia pela primeira vez, pesquisadores da Universidade de Glasgow finalmente conseguiram demonstrar sua teoria. A equipe construiu um anel de alto-falantes para recriar os efeitos rotacionais de um buraco negro. Eles então ouviram enquanto os feixes de ondas sonoras eram torcidos e deformados, exatamente como o objeto teria sido na teoria original de Penrose.
“Estamos entusiasmados por termos conseguido verificar experimentalmente alguma física extremamente estranha, meio século depois de a teoria ter sido proposta pela primeira vez.” A professora Daniele Faccio disse aos repórteres. “É estranho pensar que conseguimos confirmar uma teoria de meio século com origens cósmicas aqui no nosso laboratório no oeste da Escócia, mas pensamos que isso abrirá muitos novos caminhos para a exploração científica.” [10]
