O buraco negro é o fenômeno mais misterioso e incomum do Universo. Nas profundezas do seu espaço estão escondidos muitos segredos, que a humanidade ainda não é capaz de compreender.
- O que é um “buraco negro”?
- Por que o “buraco negro” recebeu esse nome?
- Qual é a configuração de um buraco negro?
- Qual é a estrutura estrutural de um buraco negro?
- Que tipos de buracos negros existem?
- Quantos buracos negros existem na Galáxia?
- Qual é o maior buraco negro?
- Com que finalidade os buracos negros são estudados e quantos deles foram descobertos?
- O que pode acontecer quando você cai em um buraco negro?
- Os buracos negros colidem entre si?
- Existe uma ameaça de destruição do Universo quando os buracos negros despertarem?
As propriedades físicas desses objetos espaciais são consideradas incompreensíveis e estranhas. Do ponto de vista científico, sempre despertaram grande interesse entre astrônomos e físicos de todo o mundo.
Graças às tecnologias mais recentes, hoje é possível não só desenvolver uma grande variedade de teorias científicas que sugerem a estrutura de um buraco negro, mas também aplicá-las com sucesso na prática.
Os astrofísicos conseguiram recentemente obter a primeira imagem desta formação espaço-temporal única.
O que é um “buraco negro”?
Apesar do nome tão misterioso, os buracos negros, em termos de características e composição estrutural, estão entre os objetos cósmicos mais simples do Universo. Eles possuem apenas dois parâmetros fundamentais – massa específica e velocidade de rotação.
Na ciência astrofísica existe a hipótese de que este fenômeno seja o processo final da transformação evolutiva de uma estrela. Na última fase da vida do corpo celeste, ocorre uma explosão, resultando no aparecimento de um buraco negro em sua parte central. Os astrofísicos chamaram a nova formação cósmica assim obtida de “horizonte de eventos”.
É importante saber que este objeto não possui casca física. Apenas uma parte do espaço, localizada a uma certa distância da zona central, na qual não há influência das forças gravitacionais, serve como tal.
Quando quaisquer objetos cósmicos ou luz entram no horizonte de eventos, eles nunca serão capazes de escapar do buraco negro devido à influência de um forte campo gravitacional sobre eles.
Por que o “buraco negro” recebeu esse nome?
Esse fenômeno espaço-tempo é chamado assim porque é capaz de absorver completamente as ondas de luz. Portanto, não pode ser visto a nível visual.
Um buraco negro só pode ser visto sob uma condição, quando perto do horizonte de eventos existe uma concha de uma substância especial, por exemplo, gás.
Este objeto ainda pode ser visto claramente enquanto absorve matéria e energia de uma estrela próxima.
Não existem outros métodos para detectar um buraco negro, uma vez que ele não pode ser visto por nenhum instrumento.
No entanto, apesar da capacidade dos buracos negros absorverem completamente a energia luminosa sem refleti-la de forma alguma, os cientistas sugerem que esses objetos espaciais ainda têm a propriedade de emitir luz.
Durante o período de sua existência, eles são capazes de enviar certas partículas do tipo mais simples para o espaço sideral. A maioria delas são ondas eletromagnéticas fotônicas.
No seu aspecto físico, esse fenômeno pode ser considerado como uma evaporação gradual. Porém, sua existência é considerada apenas uma hipótese teórica não confirmada, que no meio científico é chamada de “radiação Hawking”.
Os buracos negros só podem ser percebidos quando entram em contato entre si, pois esse processo é acompanhado pela emissão de ondas gravitacionais de luz visível.
A formação desses fenômenos cósmicos depende principalmente de sua massa específica. Com base nisso, os buracos negros são divididos em vários grupos: massivos – sua massa é milhões de vezes maior que a do sistema solar e circunssolares – com peso ligeiramente maior que a massa do Sol.
As dimensões do espaço de um buraco negro são diretamente proporcionais ao valor da sua massa específica. Quanto maior o indicador de peso deste objeto, maior será o parâmetro de largura do horizonte de eventos.
Com base em estudos experimentais, os astrofísicos comprovaram a hipótese teórica de que os buracos negros da categoria circunsolar são bastante antigos e presumivelmente foram formados nas fases de origem do Universo.
Provavelmente, eles se formaram devido ao processo de compressão de estrelas com parâmetros cerca de 50 vezes maiores que o tamanho do sistema solar. Assim que a etapa de redução estelar foi concluída, ela explodiu, formando um buraco negro na zona central.
Os buracos negros pertencentes à variedade massiva são geralmente produzidos por enormes nuvens de gás. Eles têm massa suficiente para formar buracos negros gigantescos e um grande peso, excedendo em milhões de vezes a massa do sistema solar.
O material chave para a formação deste buraco negro foi uma nuvem de gás, comprimida até um tamanho mínimo. Existe também a hipótese de que este fenômeno celeste na Via Láctea se formou devido à explosão de uma estrela de enorme tamanho.
O buraco negro de Sagitário e a Via Láctea atraem constantemente vários objetos ou matéria do espaço à medida que passam pelos limites do horizonte de eventos. Devido a isso, as dimensões do buraco negro tornam-se gradualmente maiores.
Qual é a configuração de um buraco negro?
Todo buraco negro que existe no espaço sideral pode girar em torno de seu eixo. Ao mesmo tempo, a forma e a aparência desses objetos dependem em grande parte do limite de velocidade.
Se um buraco negro girar lentamente, terá uma configuração esférica. Se girar na velocidade mais alta possível, nesse caso seu pólo se achata e assume uma forma oval. Hoje não existe tecnologia que permita determinar a configuração exata desses objetos espaciais.
Astrofísicos de todo o mundo estão fazendo muitas tentativas para identificar o que está localizado dentro do espaço dos buracos negros. Mas ninguém foi capaz de descobrir isso até agora.
É bem sabido que as leis da física não podem operar na parte central de um buraco negro. O fato da curvatura do espaço sideral tendendo ao infinito também foi comprovado.
Atualmente, a hipótese mais bem fundamentada é a localização de uma singularidade no meio de um buraco negro.
Qual é a estrutura estrutural de um buraco negro?
O horizonte de eventos é um limite especial, ao cruzar o qual qualquer objeto estará no campo gravitacional.
Singularidade é um preenchimento interno especial de um buraco negro. Os cientistas ainda não conseguiram determinar em que consiste. A única coisa que se descobriu foi a presença de uma distorção do espaço e do tempo em seu interior, bem como a ausência do funcionamento das leis físicas.
Quando um buraco negro gira, uma ergosfera se forma na zona próxima ao horizonte de eventos. Os objetos espaciais dentro dele se movem na mesma direção que ele.
Neste caso, observa-se uma força de atração insignificante. Mas é insuficiente para a possibilidade de arrastar estas questões para a região da singularidade. Por esta razão, os objetos circundantes saem livremente do espaço da ergosfera.
Quanto maior o peso do buraco negro, menor será a sua densidade. Este fator é explicado pelo fato de que à medida que o peso deste objeto aumenta, o volume do seu espaço aumenta correspondentemente.
Que tipos de buracos negros existem?
Durante a exploração espacial, os astronautas conseguiram identificar vários tipos de buracos negros. Cada um deles possui características e propriedades próprias.
Buracos negros de massa estelar
Este tipo de buraco negro é formado devido à queima de energia combustível nas estrelas. Se os processos termonucleares pararem dentro desses corpos celestes, eles esfriam e se contraem devido à poderosa gravidade.
Quando esse processo é interrompido em qualquer estágio, os buracos negros se transformam em estrelas de nêutrons. Com essas ações contínuas, as estrelas são transformadas em buracos negros por meio de forças gravitacionais.
Buracos negros supermassivos
Estes buracos negros distinguem-se pela sua enorme massa e dimensões em grande escala. Além disso, os seus parâmetros eram anteriormente considerados muito menores.
Por exemplo, de acordo com a primeira versão, a massa do buraco negro M87, localizado na parte central da galáxia, era de 3 mil milhões de massas do sistema solar. Porém, após um exame mais detalhado, descobriu-se que esse número é muito maior.
Para poder girar corpos estelares na vastidão do espaço, um buraco negro deve ter uma massa específica de 6,5 bilhões de massas do sistema solar.
Os cientistas conseguiram descobrir que enormes buracos negros estão localizados principalmente na zona central da Galáxia e servem como seu núcleo.
Buracos negros primordiais
A presença desses objetos cósmicos no espaço do Universo é hoje um fato não comprovado. Existe uma versão de que tais variedades de buracos negros se formaram na fase de nascimento da Galáxia em matéria superdensa de campos gravitacionais, com sua forte vibração e devido a uma violação da homogeneidade.
Se assumirmos a existência real de buracos negros primordiais, então eles provavelmente têm um peso insignificante, que é menor que a massa do Sol.
Buracos negros quânticos
Esses objetos espaciais só poderiam ser formados devido a reações nucleares, acompanhadas pela liberação de uma enorme quantidade de energia, aproximadamente mais de 10^26 eV. Mas hoje a humanidade ainda não conseguiu superar este número. Por esta razão, os buracos negros quânticos existem apenas na versão teórica dos cientistas.
Existe a hipótese de que esses fenômenos possam se formar durante a colisão de elementos prótons, com a qual uma grande quantidade de energia será liberada e se formará um maximon, constituído por partículas do tipo mais simples.
Quando durante este processo é observado um alto nível de liberação de pEe, devido a isso um objeto chamado “buraco negro” será formado com um raio de aproximadamente 10^-35 m e um peso de 10^-5 g. Maximon pertence a a categoria de partículas elementares com maior massa máxima.
Quantos buracos negros existem na Galáxia?
O processo de detecção de buracos negros é muito complexo. Envolve observação de longo prazo da Galáxia e do Espaço, a fim de coletar o máximo de informações e dados possível.
Além disso, um número significativo de buracos negros permanece sem ser detectado até começarem a absorver matéria localizada no espaço circundante.
Na região da Via Láctea foi possível registrar a presença de cerca de 10 desses objetos. Eles são constantemente monitorados. Mas na vastidão deste espaço galáctico pode haver um grande número de buracos negros de tamanhos completamente diferentes – de pequenos a supergrandes.
Existem aproximadamente 400 milhões de estrelas dentro da Via Láctea, que possuem grande massa para se transformarem em buracos negros.
Em 2005, os astronautas descobriram um corpo heterogêneo movendo-se lentamente em torno da parte central da Galáxia. Os dados obtidos nesses estudos indicam a presença de pelo menos 20.000 buracos negros nesta zona da Via Láctea.
Recentemente, cientistas do Japão descobriram um estranho objeto espacial localizado próximo ao buraco negro “Sagitário A”, com gravidade específica de 100.000 massas solares e diâmetro de 0,3 períodos de anos-luz. Este corpo celeste também pode ser um buraco negro.
Qual é o maior buraco negro?
Este corpo celeste está localizado a uma distância de 12 bilhões de anos-luz do Sol. Sua massa é igual a 40 bilhões de massas solares e seu diâmetro é de cerca de 0,025 anos-luz. A idade deste buraco negro é de cerca de 12 mil milhões de anos, o que significa a sua formação 1,5 mil milhões de anos após a formação da Galáxia.
Tendo estudado este objeto em detalhes, os cientistas concluíram que seu recurso potencial é suficiente até que a era dos buracos negros desapareça completamente. Além disso, pode ser o último fenômeno desse tipo no espaço sideral.
Nesse caso, assume-se uma das etapas do desenvolvimento da Galáxia, durante a qual pode ocorrer um cenário de extinção de quase todas as estrelas do Universo e a transformação de muitas delas em buracos negros.
Com que finalidade os buracos negros são estudados e quantos deles foram descobertos?
Astrônomos de todo o mundo estudam buracos negros para determinar muitas características importantes do Universo. Esses corpos celestes costumam servir como núcleos galácticos. Além disso, esses objetos são usados para girá-los.
Quando os buracos negros colidem entre si, certas ondas gravitacionais são geradas.
O espaço interno desses objetos também é de grande interesse para os cientistas, uma vez que não obedecem totalmente às leis físicas geralmente aceitas. O estudo dos buracos negros ajuda a determinar as características fundamentais da estrutura do espaço sideral.
Atualmente, os cientistas conseguiram descobrir e estudar detalhadamente até 20 objetos celestes com propriedades semelhantes.
No entanto, os dados obtidos não são inteiramente suficientes para fornecer argumentos probatórios para categorizá-los como buracos negros.
O que pode acontecer quando você cai em um buraco negro?
Quando uma pessoa supostamente se encontra dentro de um buraco negro, ela, como qualquer objeto, estará sujeita à influência de um poderoso campo gravitacional.
Nesse espaço, os objetos começam a achatar-se e esticar-se até serem divididos em átomos e fundidos com uma singularidade.
Em muitos livros e filmes de ficção científica, os buracos negros são usados como portais de tempo especiais. Mas, na realidade, através deles é impossível entrar em outra dimensão ou zona espacial.
Os buracos negros colidem entre si?
Se duas estrelas localizadas a uma pequena distância uma da outra se transformarem em buracos negros, então, neste caso, elas podem realmente colidir ao se aproximarem.
Este fenômeno também pode ocorrer devido à fusão de galáxias. Durante este processo, ambos os buracos negros, constituídos por um grande número de estrelas, têm uma grande probabilidade de estarem próximos um do outro e posteriormente colidirem.
No entanto, esse fator não é observado com tanta frequência – aproximadamente uma vez a cada dois bilhões de anos.
Quando os buracos negros colidem, ocorre um estágio gradual de sua fusão, que dura cerca de vinte anos, durante os quais os buracos negros se transformam em um só. Neles também ocorrem misturas e singularidades.
Em princípio, através da colisão desses corpos celestes no espaço, forma-se um buraco negro de enormes dimensões.
Existe uma ameaça de destruição do Universo quando os buracos negros despertarem?
A principal característica dos buracos negros é a ausência de quaisquer manifestações. É sabido que tais objetos só podem ser percebidos por sinais de absorção de substâncias cósmicas, que, ao desaparecerem em suas profundezas, passam a emitir poderosas ondas de luz. Devido a essa luz, é possível detectar buracos negros em fase de absorção de diversas matérias celestes.
Buracos negros “adormecidos” são detectados apenas ao encontrar estrelas companheiras perto deles. Este método clássico para detectar tais objetos invisíveis tem sido usado há décadas.
Recentemente, os astrónomos utilizaram o telescópio espacial Gaia avistaram dois buracos negros perto do sistema solar. Um deles estava localizado a uma distância de 3.800 anos-luz do Sol e o outro a 1.560 anos-luz de distância.
O telescópio foi capaz de registrar suas oscilações, que ocorreram devido a buracos negros imperceptíveis próximos.
Ambos os buracos negros descobertos são bastante grandes, aproximadamente 10 vezes maiores que o sistema solar. Eles estão muito próximos da Terra. Estes são objetos espaciais terrivelmente enormes. Muitas pessoas se perguntam: eles representam um perigo para o Universo?
Os especialistas respondem afirmativamente a esta pergunta. A principal característica de um buraco negro é a capacidade de sugar para dentro de si todos os objetos que não conseguem resistir às suas forças gravitacionais de atração. Qualquer matéria que caia em um buraco negro desaparece para sempre em seu espaço.
Assim, podemos concluir que os buracos negros, claro, são perigosos para o Universo, independentemente do seu tamanho – gigantes ou pequenos.
