segunda-feira, 4 de julho de 2016


Buraco Negro 

Saudações leitor. O post de hoje é relacionado a algo que você deveria temer acima de qualquer coisa, o buraco negro. Esse cara faz-me arrepiar a epiderme (Hermanoteu na terra de Godah), pois representa a maior força natural destrutiva que pode existir em um Universo. Talvez o leitor já o conheça ou não. No entanto, sempre vale uma revisão. Boa leitura.
Buracos negros são objetos cósmicos com muita massa concentrada em um volume relativamente muito pequeno. Essa massa pode chegar a ser centenas de vezes maior que a massa do nosso Sol. Devido essa relação proporcional entre massa e volume, a densidade de um buraco negro pode tender ao infinito se levar em conta métodos matemáticos tradicionais.
Deformação do espaço-tempo de um buraco negro
Deformação do espaço-tempo de um buraco negro. Alta densidade concentrada em um pequeno volume.
Sendo sua massa tão elevada, o buraco negro cria um campo gravitacional tão intenso que nada, absolutamente nada pode escapar quando mergulhado nele, nem mesmo a porra da luz! Por esse motivo a observação “direta” de um buraco negro é experimentalmente inviável com os métodos tradicionais de hoje. Lembre-se, somos capazes apenas de observar diretamente a forma de algum objeto de matéria bariônica se este refletir a luz que o incide (está no forno aqui um post sobre matéria escura, calma).

Se um buraco negro não pode ser observado, como pode ser detectado?
A observação de um buraco negro acontece de forma indireta, pois o que observa-se são os efeitos que ele causa nas regiões próximas a ele. Devido o seu imenso campo gravitacional, os outros corpos tendem a ser atraídos por ele. Medindo a velocidade com que os objetos se deslocam em sua direção nas regiões vizinhas é possível descobrir sua massa. Quando um buraco negro absorve matéria dos corpos próximos, esta matéria vai sendo comprimida, e tem sua temperatura aumentada significativamente até a ponto de emitir grande quantidade de radiação em raios-X. As primeiras detecções dos buracos negros foram feitas com sensores que captavam esta emissão de raio-X.

ALBERT EINSTEIN
Até hoje a melhor teoria para explicar este tipo de fenômeno é a fucking Teoria Geral da Relatividade, formulada por Albert Einstein. Segundo Einstein, a gravidade é uma força que deforma o espaço-tempo ao seu redor. A gravidade é uma manifestação de um corpo que possui massa, qualquer manifestação que possua massa é capaz de deformar o espaço-tempo.
Einsteingravity
Clique sobre a imagem
Dessa forma, quanto mais pesado for o corpo, maior será sua gravidade e consequentemente, maior é sua velocidade de escape. Velocidade de escape é a velocidade mínima que deve ser empregada para que um objeto possa vencer a gravidade deste corpo. Por exemplo, para que um foguete saia da atmosfera terrestre para o espaço ele precisa de uma velocidade de escape de 40.320 km/h. Em Júpiter, essa velocidade teria de ser 214.200 km/h. Essa diferença muito grande, é porque sua massa é muito maior que a da Terra.
É isso que acontece nos buracos negros. Há uma concentração de massa tão grande em um ponto tão infinitamente pequeno que a densidade é suficiente para causar tal deformação no espaço-tempo tornando a velocidade de escape neste local maior que a da luz. Por isso que nem mesmo a luz consegue escapar de um buraco negro. E, já que nada consegue se mover mais rápido que a velocidade da luz, nada pode escapar de um buraco negro.

NASCIMENTO DE UM BURACO NEGRO
As estrelas evoluem, desde o seu “nascimento” até a sua “morte”: após a fase de sua formação, passam um período na chamada “sequência principal” – na qual a estrela se mantém estável produzindo energia por fusão nuclear – e depois de passar pela fase de gigante ou supergigante vermelha, chegam ao seu estágio final. O tempo que a estrela permanece na sequência principal, τSP, depende da massa, M, da estrela, (Mo é uma constante) como pode-se ver na equação a seguir:
eq_corrigida3
 Após a fase de gigante vermelha, existem três possibilidades de estágio final para a estrela, dependentes tanto da massa quanto de como se dá sua evolução, se  isolada ou em um sistema binário fechado (em que as duas estrelas estão muito próximas entre si).
  • Se a massa inicial é < 5 M0, durante e depois da fase de gigante vermelha a estrela perde massa e forma uma Anã Branca .
Anã Branca (imagem ilustrativa)
Anã Branca (imagem ilustrativa)
  • Se a massa inicial é M > 5 M0, a estrela, após a fase de gigante vermelha, explode em uma supernova podendo ou não restar um “caroço” no centro. Se a massa do caroço após a explosão de supernova tiver massa maior do que 2 M, este colapsa a um buraco negro.
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Resultado da explosão da supernova 1987A na Grande Nuvem de Magalhães, que provavelmente formou uma estrela de nêutrons no centro.
A figura abaixo mostra que uma estrela massiva sintetiza no seu interior núcleos atômicos sucessivamente mais pesados até chegar à síntese do núcleo de Ferro. Após a síntese do Ferro não é possível mais gerar energia a partir das reações nucleares e a estrela colapsa implodindo seu núcleo e dando origem a uma supernova.
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Concepção artística da evolução de uma estrela massiva até a sua morte com a explosão em supernova e a formação de um buraco negro.
A implosão fornece energia suficiente para o “caroço” vencer a barreira de potencial que impediria o colapso. É como um grande impulso para dentro que fornece uma força suficiente para iniciar o processo de colapso até um Buraco Negro.
BURACO NEGRO COMO PORTAL PARA OUTROS UNIVERSOS
Cair em um buraco negro pode não ser tão definitivo quanto parece. Ao invés da morte certa, aplique a teoria quântica da gravidade a esses objetos bizarros, e a singularidade de esmagamento total em seu núcleo desaparece. Em seu lugar, surge algo que se parece muito com um ponto de entrada para um outro universo. Segundo a teoria da relatividade geral de Albert Einstein, se um buraco negro lhe engolir, suas chances de sobrevivência são nulas. Primeiro, você será dilacerado pelas forças do buraco negro, um processo chamado caprichosamente de “espaguetificação” (esticado feito espaguete). Eventualmente, você atingirá a singularidade, onde o campo gravitacional é infinitamente forte. Nesse ponto, você será esmagado a uma densidade infinita.
Infelizmente, a relatividade geral não fornece nenhuma base para descobrir o que acontece em seguida. “Quando você chegar à singularidade na relatividade geral, a física simplesmente para, as equações quebram”, explica Abhay Ashtekar, da Universidade Estadual da Pensilvânia (EUA). O mesmo problema surge quando se tenta explicar o Big Bang, que os cientistas acreditavam ter começado com uma singularidade. Então, em 2006, Ashtekar e seus colegas aplicaram a teoria da gravidade quântica em loop para o nascimento do universo. Essa teoria combina a relatividade geral com a mecânica quântica e define o espaço-tempo como uma “teia” de blocos indivisíveis de cerca de 10 a 35 metros de tamanho (
isso mesmo, 10m! Fuck!).
A equipe descobriu que, conforme eles “rebobinavam” o tempo em um universo com gravidade quântica em loop, chegaram ao Big Bang, mas não chegaram a nenhuma singularidade – em vez disso, atravessaram uma “ponte quântica” em um outro universo mais velho. Esta é a base para a teoria do “grande salto” (Big Bounce, em inglês) das origens do nosso universo.
Isso significa que os buracos negros podem servir como portais para outros universos. Enquanto outras teorias já haviam mencionado isso, até agora nada poderia passar por esse suposto portal, devido à singularidade. 

O ARTIGO SURPRESA DE STEPHEN HAWKING
Stephen Hawking
Stephen Hawking
Um artigo publicado pelo físico Stephen Hawking em 2014 tem provocado burburinho no mundo científico. Sendo ele próprio um dos criadores da teoria moderna sobre os buracos negros, ele afirmou no artigo que o fenômeno pode não existir. O cientista parte da ideia de que a teoria corrente por trás dos buracos negros não se confirma sob a ótica da teoria quântica, somente sob a ótica da relatividade. Ele disse à revista “Nature” que, enquanto a teoria clássica afirma que não há como escapar de um buraco negro, a teoria quântica “permite que energia e informação escapem de um buraco negro”.
A teoria clássica, citada por Hawking, prevê a existência de um “horizonte de eventos” no buraco negro. Trata-se de uma região próxima de um buraco negro na qual a gravidade é tão forte que nada consegue escapar, nem mesmo a luz. É justamente a existência desse fenômeno que é contestada pelo físico em seu novo artigo. “A ausência de um horizonte de eventos significa que não há buracos negros – no sentido de regimes dos quais a luz não pode escapar para o infinito”, diz o artigo de Hawking.
Cientistas do Instituto Kavli de Física Teórica, em Santa Barbara, nos Estados Unidos, já haviam proposto uma teoria que levava em conta as regras da mecânica quântica – que rege o comportamento de partículas minúsculas como moléculas, átomos e elétrons – sobre a ação dos buracos negros.
Enquanto a teoria clássica defende que um objeto, ao passar pelo horizonte de eventos, é “sugado” de forma suave para dentro do buraco negro, a teoria formulada no Instituto Kavli defende que, ao atingir o horizonte de eventos, o objeto seria imediatamente reduzido a seus elementos fundamentais e, na prática, dissolvido. Isso por causa da presença de uma região altamente energética, batizada pelos cientistas de “firewall”.
A ideia para o artigo de Hawking, segundo a revista “Nature”, surgiu depois de uma conferência que Hawking fez via Skype em agosto de 2013 em uma reunião sobre “firewalls” organizada pelo Instituto Kavli. O físico propõe uma ideia que seja consistente tanto com a teoria quântica quanto com a relatividade.
Hawking descreve no artigo que o que existe no buraco negro não é nem o horizonte de eventos nem o “firewall”, mas um “horizonte aparente”. Esse fenômeno seria capaz de reter e manter a matéria temporariamente, com a possibilidade de liberá-la posteriormente, porém em um formato totalmente distorcido e “bagunçado”.
“O objeto caótico em colapso irá irradiar de forma determinística, porém caótica. Será como a previsão do tempo na Terra. Ela é determinada, mas caótica, então há perda efetiva de informação. Não é possível prever o clima com mais de alguns dias de antecedência”, compara Hawking, na conclusão de seu artigo.
Em entrevista à “Nature”, o físico Don Page, especialista em buracos negros da Universidade de Alberta, no Canadá, afirma que a nova teoria de Hawking é plausível, porém radical ao apresentar a possibilidade de que “qualquer coisa, em princípio, poderia sair de um buraco negro”.

O BURACO NEGRO NO CENTRO DA VIA-LÁCTEA
Um mapa detalhado do centro da nossa galáxia, a Via Láctea, sugere que lá se esconde um gigantesco buraco negro, o astro mais denso que pode existir no Universo. Situado na periferia da Via Láctea, o Sol é uma estrela relativamente solitária. Num raio de 4 anos-luz não há nenhuma outra estrela além dele. Em comparação, a região central da galáxia parece um vespeiro, um lugar apertado e violento, repleto de matéria e energia. Lá, num espaço equivalente ao que cerca o Sol (quase 40 trilhões de quilômetros), existe não uma, mas pelo menos 1 milhão de estrelas. Foi por isso, em parte, que há pouco mais de vinte anos a comunidade astronômica aceitou bem a sugestão inusitada de dois cientistas ingleses, Donald Lynden-Bell e Martin Rees. Em 1971, observando o brilho que vem do coração da galáxia, eles propuseram a idéia de que ali reside um monstro: um buraco negro gigante.
o texto acima se refere ao buraco negro super massivo no centro da Via Láctea. Abaixo, o nosso sistema solar
O texto acima se refere ao buraco negro super massivo no centro da Via Láctea. Abaixo, o nosso sistema solar
Para se ter uma ideia, o estranho astro concentraria a massa de 1 milhão de sóis. E num volume incrivelmente pequeno, no qual, em condições normais, caberiam somente quatro sóis e meio! Por causa dessa característica, a força gravitacional dos buracos negros fica concentrada de maneira absurda. A tal ponto que nem a luz, a coisa mais rápida que existe, pode escapar de sua superfície. Ainda mais grave é a situação das estrelas muito próximas – elas tendem a ser simplesmente destroçadas pelo buraco negro. Depois disso, sua matéria seria engolida por ele, gerando a energia luminosa que se vê no centro galáctico. Essa tese é plausível justamente devido ao grande número de estrelas existentes por lá. Estima-se que há pelo menos 300 astros numa vizinhança perigosa da superconcentração gravitacional.
“As observações mais recentes indicam que o buraco negro esmaga e engole os destroços de uma ou duas estrelas por ano”, disse à SUPER por telefone o radioastrônomo americano Farhad Yusef-Zadeh, da Universidade do Noroeste, em Illinois, Estados Unidos. Há anos ele tenta associar a matéria das estrelas ao objeto central da Via Láctea.
fontes:
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