Os mistérios que cercam os maiores buracos negros do universo:7games game para baixar

Embora a massa dos buracos negros padrão seja cerca7games game para baixarquatro vezes a do nosso Sol, seus parentes gigantescos são milhões e, às vezes, bilhões7games game para baixarvezes mais massivos.

Os cientistas acreditam que quase todas as grandes galáxias têm um buraco negro supermassivo7games game para baixarseu coração, embora ninguém saiba como eles chegaram lá.

É neste sentido que a galáxia UCG 11700 pode ser útil.

"As galáxias ideais para o meu estudo são as espirais mais bonitas e perfeitas que você pode imaginar", diz Becky Smethurst, pesquisadora júnior da Universidade7games game para baixarOxford, no Reino Unido, que estuda buracos negros supermassivos.

"As galáxias mais bonitas são aquelas que podem nos ajudar a desvendar o mistério7games game para baixarcomo estes buracos negros crescem", acrescenta.

Estudar algo que por7games game para baixarnatureza é tão denso que nem sequer a luz consegue escapar do seu centro, dificulta o aprendizado.

Mas novas técnicas que analisam os efeitos que os buracos negros supermassivos têm sobre os objetos interestelares ao seu redor — e até mesmo as ondulações que criam no tecido espaço-tempo — estão fornecendo novas pistas.

Há um pequeno segredo sobre o quão convencional, se podemos chamar assim, é a maneira como um buraco negro aparece e cresce.

Uma estrela moribunda fica sem combustível, explode7games game para baixaruma supernova, colapsa sobre si mesma e se torna tão densa que nem sequer a luz consegue escapar7games game para baixarsua intensa gravidade.

A ideia7games game para baixarburacos negros existe há um século e foi prevista pela Teoria da Relatividade Geral7games game para baixarAlbert Einstein.

Na cultura popular, os buracos negros são perfeitamente escuros e estão infinitamente famintos.

Eles atravessam o universo absorvendo tudo que encontram pela frente, se tornando maiores e mais vorazes à medida que fazem isso.

Uma vez resolvido o mistério, pode-se pensar: buracos negros supermassivos são simplesmente os mais famintos e mais antigos do tipo.

No entanto, os buracos negros não correspondem à7games game para baixarreputação monstruosa.

São surpreendentemente ineficazes na acreção (termo científico para "absorção") do material circundante, mesmo7games game para baixarum núcleo galáctico denso.

Na verdade, estrelas colapsadas crescem tão lentamente que não poderiam se tornar supermassivas simplesmente absorvendo material novo.

"Suponhamos que as primeiras estrelas formaram buracos negros cerca7games game para baixar200 milhões7games game para baixaranos após o Big Bang", diz Smethurst.

"Depois que colapsaram, tiveram cerca7games game para baixar13,5 bilhões7games game para baixaranos para fazer seu buraco negro crescer até bilhões7games game para baixarvezes a massa do Sol. É um tempo demasiado curto para torná-lo tão grande apenas com a absorção7games game para baixarmaterial", acrescenta.

Ainda mais intrigante é saber que buracos negros supermassivos já existiam quando o universo ainda estava em7games game para baixarrelativa infância.

Os quasares distantes, alguns dos objetos mais brilhantes no céu noturno, são na verdade antigos buracos negros supermassivos que incendiaram os núcleos7games game para baixargaláxias moribundas.

Alguns desses gigantes existem pelo menos desde que o universo tinha apenas 670 milhões7games game para baixaranos, numa época7games game para baixarque estavam se formando algumas das galáxias conhecidas mais antigas.

Enquanto o coração7games game para baixarum buraco negro permanece desconhecido para observadores externos, os buracos negros supermassivos podem brilhar mais forte do que uma galáxia inteira7games game para baixarestrelas — e podem até "arrotar" radiação ultravioleta enquanto consomem material ao seu redor.

Os buracos negros possuem uma fronteira esférica, conhecida como "horizonte7games game para baixareventos". Dentro desta esfera, a luz, a energia e a matéria estão inevitavelmente presas.

O espaço e o tempo se dobram sobre si mesmos, e as leis das física que descrevem como funciona a maior parte do nosso universo não podem ser aplicadas.

Mas, fora do horizonte7games game para baixareventos, um buraco negro giratório pode transformar o material próximo7games game para baixarum disco giratório superaquecido.

Atingindo temperaturas superiores a 10 milhões7games game para baixar°C, o disco7games game para baixaracreção7games game para baixarum quasar libera radiação7games game para baixarbrilho ofuscante7games game para baixartodo o espectro eletromagnético.

"Os buracos negros são os motores mais eficazes e eficientes do universo", diz Marta Volonteri, pesquisadora7games game para baixarburacos negros do Instituto7games game para baixarAstrofísica7games game para baixarParis, na França.

"Eles transformam massa7games game para baixarenergia com uma eficiência7games game para baixaraté 40%. Se você pensar7games game para baixarqualquer coisa que queimamos com carbono, ou energia química, ou até mesmo o que acontece nas estrelas, é apenas uma pequena fração do que produz um buraco negro".

Os buracos negros supermassivos despertam o interesse dos cientistas não apenas por7games game para baixareficiência energética. Sua formação e evolução estão claramente conectadas com o desenvolvimento das galáxias e,7games game para baixaruma forma mais ampla, com a história e estrutura7games game para baixartodo o nosso universo.

Resolver o mistério desses gigantes cósmicos representaria um passo significativo no esforço contínuo dos cientistas para entender por que as coisas são como são.

A liberação7games game para baixarenergia é uma das muitas maneiras pelas quais os buracos negros revelam seus segredos.

Quando os buracos negros se fundem ou colidem com objetos ligeiramente menos densos, como estrelas7games game para baixarnêutrons, os eventos criam ondulações no espaço-tempo, chamadas ondas gravitacionais.

Estas ondas se movem pelo cosmos na velocidade da luz e foram detectadas pela primeira vez na Terra7games game para baixar2015.

Desde então, grandes centros como o Observatório7games game para baixarOndas Gravitacionais por Interferometria a Laser (Ligo, na sigla7games game para baixaringlês), nos Estados Unidos, e o observatório Virgo, perto7games game para baixarPisa, na Itália, têm compilado as ondas geradas por essas colisões.

Mas embora esses observatórios usem instrumentos que medem vários quilômetros7games game para baixarextensão, eles só conseguem detectar ondas7games game para baixarburacos negros7games game para baixartamanhos relativamente modestos.

"O Ligo detectou fusões7games game para baixaraté cerca7games game para baixarapenas 150 massas solares", diz Nadine Neumayer, que lidera o grupo7games game para baixarpesquisa Galactic Nuclei do Instituto Max Planck7games game para baixarAstronomia, na Alemanha.

"Há uma lacuna nos dados sobre o que a gente chama7games game para baixar'buracos negros7games game para baixarmassa intermediária',7games game para baixarumas 10 mil massas solares mais ou menos. E essas, na verdade, poderiam ser as sementes dos buracos negros supermassivos."

A especialista sugere que buracos negros7games game para baixarmassa intermediária podem ter se formado no universo muito cedo, a partir do colapso7games game para baixarnuvens7games game para baixargás gigantes ou colisões descontroladas7games game para baixarestrelas.

No ambiente exíguo do universo jovem, as sucessivas colisões entre esses buracos negros7games game para baixartamanho médio, combinadas com um rápido acúmulo7games game para baixarmaterial circundante, poderiam ter acelerado seu crescimento até escalas supermassivas.

Ainda assim, a teoria da semente do buraco negro7games game para baixarmassa intermediária tem problemas. O pequeno universo incipiente também era muito quente.

As nuvens7games game para baixargás teriam sido banhadas7games game para baixarradiação, possivelmente dando a elas muita energia para colapsar sobre si mesmas.

Mesmo7games game para baixarum cosmos denso, as leis da física também limitam a velocidade máxima na qual os buracos negros podem absorver matéria.

Volonteri diz que qualquer explicação atual para buracos negros supermassivos tem "gargalos e inconvenientes" que impedem os cientistas7games game para baixarchegar a uma resposta definitiva.

"As teorias que envolvem o que chamamos7games game para baixar'processos dinâmicos', o que significa que um buraco negro se forma a partir7games game para baixarmuitas, muitas estrelas7games game para baixarvez7games game para baixarapenas uma, são possíveis, mas esses processos devem acontecer sob condições muito específicas", explica.

"Há também teorias sobre 'buracos negros primordiais', que poderiam ter existido e começado a crescer antes das estrelas. Mas este é um território completamente desconhecido. Não temos nenhuma evidência observacional para provar esse princípio", acrescenta.

Volonteri diz que é fascinada pela física dos processos dinâmicos, mas reconhece que é muito difícil para a teoria prever com credibilidade algo que cresça mais do que cerca7games game para baixar1 mil massas solares.

"Quando você leva7games game para baixarconsideração os quasares que já tinham um bilhão7games game para baixarmassas solares quando o universo tinha um bilhão7games game para baixaranos, é muito difícil chegar a esses números", afirma.

Ela acredita que a verdadeira história7games game para baixarcomo os buracos negros supermassivos surgiram ainda não foi contada.

"Quanto mais investigamos, mais descobrimos que existem problemas que achávamos que havíamos entendido. Está faltando algo fundamental", sugere.

A geração atual7games game para baixarinstrumentos7games game para baixarobservação começou a preencher as lacunas. O Virgo, o Ligo e observatórios semelhantes estão fornecendo "informações demográficas" cada vez mais profundas sobre o tamanho, a idade e a localização da população7games game para baixarburacos negros do Universo.

Mas para completar os dados sobre buracos negros supermassivos, os pesquisadores vão precisar7games game para baixardetectores ainda maiores.

Na década7games game para baixar2030, a Nasa e a Agência Espacial Europeia (ESA, na sigla7games game para baixaringlês) vão lançar a ambiciosa Antena Espacial7games game para baixarInterferometria a Laser (LISA, na sigla7games game para baixaringlês), composta por três satélites voando7games game para baixarum triângulo com lados7games game para baixar2,5 milhões7games game para baixarquilômetros7games game para baixarcomprimento.

Esse detector funcionará com princípios semelhantes aos do Ligo e Virgo, mas7games game para baixarenorme escala permitirá que detecte ondas gravitacionais7games game para baixarburacos negros muito grandes, além do alcance da tecnologia existente.

Mas há outras maneiras mais diretas7games game para baixarver os buracos negros.

O telescópio Event Horizons capturou recentemente as primeiras imagens7games game para baixarburacos negros, tirando esses objetos misteriosos das sombras e revelando mais sobre7games game para baixarnatureza e os efeitos7games game para baixarsua gravidade e magnetismo nas galáxias que habitam.

Os astrofísicos também podem rastrear o movimento das estrelas7games game para baixarórbitas próximas ao redor dos buracos negros no núcleo galáctico, extrapolando informações sobre objetos massivos7games game para baixarseu centro.

A maioria das observações desse tipo é baseada7games game para baixartelescópios terrestres que usam uma tecnologia chamada "óptica adaptativa".

Os observadores analisam uma estrela brilhante (ou um raio laser gerado por humanos) para medir as distorções atmosféricas que,7games game para baixaroutra forma, reduziriam a qualidade da imagem.

Os sinais controlados por computador corrigem estas distorções fazendo pequenos ajustes na forma física do espelho do telescópio.

O resultado são observações precisas do coração7games game para baixargaláxias a bilhões7games game para baixaranos-luz7games game para baixardistância e uma grande quantidade7games game para baixardados sobre seus buracos negros supermassivos.

Neumayer foi uma das primeiras cientistas a usar óptica adaptativa para estudar os núcleos galácticos.

"É simplesmente incrível que você possa ter uma resolução melhor da Terra do que a partir do Telescópio Espacial Hubble", diz ela.

"Trabalhei na medição7games game para baixarmassas específicas7games game para baixarburacos negros. Há uma correlação forte: quanto mais massa uma galáxia tem, mais massivo é seu buraco negro supermassivo central."

Apesar desta correlação, não há evidências claras7games game para baixarque galáxias massivas criem buracos negros massivos ou vice-versa. Eles estão conectados, mas a natureza dessa conexão permanece sendo um mistério.

Parte da explicação pode envolver colisões entre galáxias.

A maioria dos dois trilhões7games game para baixargaláxias observáveis ​​no universo está se afastando uma da outra, mas muitas colisões acontecem, gerando oportunidades para dois buracos negros centrais muito grandes se fundirem7games game para baixaralgo ainda maior.

Alguns cientistas acreditam que esta pode ser a forma como os buracos negros supermassivos realmente monstruosos se formam.

Quando buracos negros estelares comparativamente pequenos colidem, eles liberam enormes quantidades7games game para baixarenergia por uma fração7games game para baixarsegundo, produzindo um clarão tão brilhante que ofusca brevemente tudo que está no céu.

Um evento semelhante envolvendo buracos negros supermassivos seria um dos eventos mais cataclísmicos que poderia ser detectado no céu noturno.

No entanto, embora os cientistas suspeitem que as fusões7games game para baixarburacos negros supermassivos ocorram, elas podem ser menos comuns devido a outro aspecto problemático da dinâmica dos buracos negros.

Os buracos negros7games game para baixartrajetória7games game para baixarcolisão giram7games game para baixartorno uns dos outros com mais velocidade à medida que se aproximam. Mas buracos negros muito grandes alcançam um ponto a cerca7games game para baixarum parsec (3,26 anos-luz)7games game para baixardistância,7games game para baixarque7games game para baixarvelocidade orbital começa a equilibrar a atração gravitacional.

A degradação7games game para baixarsuas órbitas ocorreria tão lentamente que a fusão7games game para baixarsi não aconteceria na idade atual do universo.

No entanto, os físicos acreditam que essas fusões realmente acontecem, o que requer novas teorias7games game para baixarcomo superar o chamado "problema parsec final".

É necessário algum tipo7games game para baixarforça ou energia adicional para juntar os buracos negros7games game para baixarórbita.

O universo está repleto7games game para baixargaláxias que acredita-se terem sido formadas por fusões, incluindo nossa própria Via Láctea, o que sugere que isso acontece.

Quando as galáxias colidem,7games game para baixarestrutura espiral original é destruída à medida que estrelas, nuvens7games game para baixargás, matéria escura e buracos negros interagem. Até mesmo um atrito entre galáxias pode desestabilizar suas estruturas, tornando-as fáceis7games game para baixardetectar.

Mas isso significa que buracos negros supermassivos encontrados no centro7games game para baixargaláxias catavento imaculadas, como a UCG11700, não podem ser explicados7games game para baixartermos7games game para baixarcolisões. Suas estruturas sugerem que nunca se aproximaram7games game para baixaroutra galáxia.

"Seleciono galáxias muito raras que estiveram sozinhas por toda a7games game para baixarexistência, que estiveram muito, muito isoladas no universo", diz Becky Smethurst.

"Com elas, podemos ter certeza7games game para baixarque o buraco negro7games game para baixarseu centro nunca cresceu ao se fundir com outra coisa."

Isso significa que devem ter se formado7games game para baixaroutra maneira.

Smethurst trabalha retroativamente para determinar quão grandes esses buracos negros devem ter sido no início para atingir seu tamanho atual.

Seus melhores modelos indicam que um buraco negro que se formou no início do universo7games game para baixarentre 1 mil e 10 mil massas solares pode ser suficiente — números que se enquadram nas teorias7games game para baixarNeymayer7games game para baixarburacos negros "sementes"7games game para baixartamanho intermediário.

Mas esses buracos negros provavelmente não são provenientes7games game para baixarestrelas7games game para baixarcolapso.

Os astrofísicos também estão analisando a possibilidade7games game para baixarque os buracos negros supermassivos se formem diretamente da matéria escura, o misterioso material que mantém as galáxias unidas.

Mas a matéria escura, um tipo teórico7games game para baixarpartícula que interage com a gravidade, mas é invisível à luz e ao eletromagnetismo, é por si só muito mal compreendida.

A combinação dos mistérios dos buracos negros e da matéria escura apenas torna a física mais complexa.

"Ainda há muito que não sabemos", diz Smethurst.

"Acho que seria arrogante da nossa parte concluir que a única maneira7games game para baixarformar um buraco negro é por meio7games game para baixaruma supernova, porque não sabemos disso com certeza."

"Talvez a explicação seja algo completamente impensável até agora. Aguardo ansiosamente o dia7games game para baixarque o universo nos surpreenderá com a resposta. Acho que será um grande dia para a ciência. "

Instrumentos7games game para baixarobservação mais avançados estão a caminho.

Neste ano, a Nasa planeja lançar o Telescópio Espacial James Webb (embora exista atualmente uma campanha para mudar o nome do instrumento devido às políticas homofóbicas impostas pelo diretor7games game para baixarmesmo nome da Nasa), cujo tamanho e capacidade sensorial sem precedentes o tornarão uma valiosa ferramenta na pesquisa7games game para baixarburacos negros supermassivos.

A missão Lisa, quando lançada, também proporcionará aos cientistas novas maneiras7games game para baixarobservar buracos negros supermassivos por meio7games game para baixarsuas ondas gravitacionais.

Outros cientistas estão criando mapas cada vez mais detalhados dos lugares, movimentos, formas e tamanhos7games game para baixarmilhões7games game para baixargaláxias, alimentando as pesquisas tanto7games game para baixarobservadores quanto7games game para baixarteóricos.

"O ritmo7games game para baixartrabalho é simplesmente fenomenal", afirma Smethurst.

"Temos o equivalente a 100 anos7games game para baixarpesquisas sobre buracos negros. Mas7games game para baixarcomparação aos 14 bilhões7games game para baixaranos que o universo existe, não é suficiente para resolver todos os mistérios. Me proponho a responder uma pergunta e termino com mais cinco . E tudo bem".

Neumayer concorda com Smethurst que as descobertas mais fascinantes sobre buracos negros provavelmente terão a ver com perguntas que ninguém fez.

"Tem sido um século incrível7games game para baixardesenvolvimentos técnicos que tornaram essas descobertas possíveis", diz a cientista.

"Conhecemos muitos problemas que queremos resolver. Mas também veremos coisas novas que nem sequer podemos imaginar. E acho isso incrível."

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