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  Planetário Rubens de Azevedo

Astronomia

Objetos do Céu Profundo  Buracos Negros

BURACOS NEGROS

 

            Um dos objetos mais misteriosos estudados em Astrofísica é, sem dúvida, o Buraco Negro.

            Existem dois tipos de buracos negros: os buracos negros de massa estelar e os buracos negros supermassivos.

            Nos itens anteriores vimos que estrelas com massas acima de 10 massas solares passam por violentos processos ao chegarem ao final de suas vidas. O colapso gravitacional extremamente forte que ocorre na região central dessas estrelas gigantes, fazem com que elas sofram uma gigantesca explosão lançando toda a sua matéria ao espaço interestelar, o que pode resultar em duas situações: ou a estrela é completamente destruída, ou deixa uma estrela residual muito compacta chamada de estrela de nêutrons.

            Mas, se a estrela inicial é muito grande, com massa muitas vezes maior do que a do Sol, após a sua explosão, a estrela residual restante terá muita massa, maior do que 3 massas solares. Nesse caso o colapso gravitacional continua agindo nessa estrela residual de forma tão violenta, que a pressão da matéria existente não consegue evitar o esmagamento e a estrela residual continua colapsando continuamente, vindo a formar o que chamamos de Buraco Negro.

            A massa da estrela residual é tão comprimida, que o resultado desse super esmagamento é um minúsculo ponto chamado de “Singularidade”. Esse objeto tem tanta massa concentrada que gera um campo gravitacional extremamente forte, de tal modo que se um corpo se aproximar desse ponto, será atraído definitivamente – sem retorno.

            A região onde ocorre o “ponto sem retorno”, é chamada de “Horizonte de eventos”. Uma região esférica invisível em torno de um buraco negro dentro da qual na há a menor possibilidade de fuga. Até mesmo a luz, que tem a incrível velocidade de aproximadamente 300.000 km/s, não consegue escapar, isto porque a velocidade da luz é menor do que a velocidade de escape de um buraco negro. O raio que limita o horizonte de eventos é chamado de “Raio de Schwarzschild”.

 Ilustração: Observatório Nacional

    Se a luz não consegue escapar do objeto que está colapsando, um observador situado bem distante do Raio de Schwarzschild, não conseguirá ver o objeto, ele se transformou num buraco negro. O horizonte dos eventos nos impede que tenhamos qualquer informação do que está ocorrendo no seu interior. Por isso, ninguém jamais viu um buraco negro.

    Se ninguém pode ver um buraco negro, como se sabe que ele existe? Como a luz não escapa, não se pode ver um buraco negro diretamente. O estudo e a detecção dos buracos negros é feito pelos efeitos que ele provoca na região em seu entorno, um deles é o efeito “Lente gravitacional”.

    Os buracos negros atraem tudo que está ao seu redor, como gás e até estrelas inteiras. A matéria atraída move-se em direção ao buraco negro em forma espiralada formando um anel chamado de disco de acreção. O material neste disco move-se com velocidade cada vez mais alta, aumentando ainda mais a temperatura, emitindo uma radiação. É essa radiação que o astrofísicos detectam e medem.

    O primeiro desses objetos a serem detectados foi Cygnus X-1, na constelação do Cisne (Cygnus), em 1964. Trata-se de um buraco negro com uma companheira em órbita binária localizado a 8.000 anos luz da Terra. Ele está sugando a matéria da companheira para o disco de acreção ao seu redor emitindo raios X durante o processo. Foi através da detecção desses raios que o buraco negro foi descoberto.

ESA - Representação artística do sistema Cygnus X-1

Exemplo de Lentes Gravitacionais

Foto: NASA 

Exemplo de lente gravitacional. As formas dessas galáxias não essas que se ver, a deformação se dá pela presença de um corpo de grande massa entre os objetos e os observadores na Terra.

     Antes de serem detectadas por telescópios modernos, as lentes gravitacionais foram previstas por Albert Einstein na sua Teoria da Relatividade Geral. A primeira vez que esse efeito foi comprovado experimentalmente ocorreu na cidade de Sobral / Ceará / Brasil, com as observações do Eclipse Total do Sol de 29 de maio de 1919. Na ocasião Einstein escreveu: "Um problema concebido pelo meu cérebro, incubiu-se de resolver o luminoso céu do Brasil".

            A ilustração abaixo mostra como ocorre o efeito das lentes gravitacionais.

 Ilustração: NASA

Curvatura da luz em torno de um corpo de grande massa. As linhas brancas representam o caminho da luz de uma galáxia distante ao atingir um observador na Terra. As linhas laranjas representam o caminho distorcido da luz pela presença de um corpo super massivo entre a Terra e a galáxia distante. Portanto, esse caminho distorcido da luz fornece uma posição e forma aparente da galáxia para um observador na Terra.

Os astrônomos têm detectado a existência de buracos negros supermassivos no núcleo de muitas galáxias gigantes incluindo a Via Láctea. Eles calculam que o buraco negro que se encontra no centro da Via Láctea, tem cerca de três milhões de vezes a massa do Sol.

 Ilustração: NASA

Disco de acreção de plasma quente em torno de  um buraco negro.

 Ilustração: NASA / ESA

Buraco negro super massivo no centro de uma galáxia ativa.

 

ESO - Estrela orbitando Buraco Negro

ESA - Concepção artística de Buraco Negro

ESA - Buraco Negro disco de acresção

ESA - Buraco Negro da Galáxia de Andrômeda

ESA - Se o Sol virar um Buraco Negro?

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Conteúdo e manutenção do site : Prof. Dermeval Carneiro

Fortaleza - Ceará - Brasil