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Foto: M87*, que fica a 55 milhões de anos-luz de distância, é um dos maiores buracos negros conhecidos.

Buracos negros são objetos com uma atração gravitacional intensa tão forte que nem mesmo os raios de luz, as coisas mais rápidas do universo, conseguem escapar. Isso os torna impossíveis de ver diretamente e, portanto, os astrônomos tiveram que usar uma variedade de técnicas inteligentes para confirmar que eles realmente existem.

Nos últimos anos, observações espetaculares usando detectores de ondas gravitacionais e vastos conjuntos de telescópios nos deram boas razões para acreditar que buracos negros estão à espreita na escuridão. Até pegamos um na câmera em 2019, quando finalmente tiramos uma foto direta do “horizonte de eventos” que marca o ponto sem saída de um buraco negro. Mas por que nos importamos?

Buracos negros são previsões de ferro fundido da relatividade geral, a inigualável teoria da gravidade de Einstein, e ainda assim eles a levam ao ponto de ruptura. A relatividade geral diz que a matéria distorce o espaço e o tempo; buracos negros são simplesmente aglomerações muito densas de matéria. Mas simples não é. As equações da relatividade geral falham catastroficamente no centro de um buraco negro, conhecido como sua singularidade, onde a deformação do espaço-tempo simplesmente sai da escala.

Até Einstein achava que esses objetos cósmicos eram absurdos demais para serem reais. Embora não possamos vê-los, inferimos sua presença a partir de sua influência na matéria próxima à medida que sugam gás, poeira e estrelas, cujas contorções produzem incríveis shows de luz. Em 2015, quando detectamos ondas gravitacionais pela primeira vez, as ondulações observadas no espaço-tempo corresponderam ao sinal previsto de dois buracos negros espiralando um no outro e se fundindo.

O horizonte de eventos é onde os problemas começam. Para chegar ao âmago do que acontece lá, você precisa trazer a teoria quântica para a imagem – mas a teoria quântica e a relatividade geral não concordam em nada. A relatividade geral diz que quando a matéria cai em um buraco negro, a informação é destruída, mas a mecânica quântica diz firmemente que não pode ser. Uma teoria unificada exige que reconciliemos de alguma forma os dois, provavelmente reimaginando o espaço-tempo apenas como uma coisa aproximada. A teoria das cordas oferece um caminho e pode transformar o que pensamos ser buracos negros em “fuzzballs” sem singularidade e sem horizonte de eventos – objetos densos semelhantes a estrelas que essencialmente equivalem a uma bola emaranhada de cordas do espaço-tempo.

Seja o que for, achamos que os buracos negros são realmente bastante comuns. O espaço está repleto de estrelas formadas quando estrelas supermassivas colapsam e morrem: nossa galáxia sozinha contém talvez 100 milhões dessas menores. A maioria das galáxias também tem uma gigantesca em seu centro. Temos um buraco negro supermassivo no coração da nossa Via Láctea que contém mais de 4 milhões de massas solares em uma região e caberia dentro da órbita de Mercúrio.

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