Os Buracos Negros
Os Buracos Negros e seus mistérios
"O homem, desde que tomou conhecimento de si mesmo e do mundo que o cerca, faz perguntas e procura respostas para sua própria existência. O céu insondável, iluminado por infinitas contas brilhantes, a lua, o sol e os planetas em seu eterno caminho pelo céu levaram povos a criar lendas sobre o início do universo e sobre o inexorável fim de todas as coisas. Com o passar do tempo e a evolução da física, o homem aprendeu também a perscrutar o infinitamente pequeno dentro da matéria, descobrindo o átomo e seus constituintes: elétrons, prótons e nêutrons. Partículas ainda menores chamadas quarks foram recentemente descobertas. Os quarks são os constituintes dos prótons e nêutrons (e algumas outras partículas) e são ligados uns aos outros por forças extremamente poderosas. Para que os cientistas consigam "ver" um quark é necessário que duas partículas mais pesadas colidam uma com a outra a velocidades fantasticamente altas, o que é o mesmo que dizer a altíssima energia. Recentemente no laboratório nacional de Brookhaven nos Estados Unidos foi construído um acelerador de partículas conhecido como Relativistic Heavy Ion Collider (RHIC). Este equipamento pode acelerar uma partícula a velocidades que chegam a 99,9% da velocidade da luz. A colisão de duas partículas, a esta velocidade, pode reproduzir condições de temperatura e pressão que só poderiam ser encontradas no início do universo, durante os primeiros segundos da explosão primordial (Big Bang). A experiência preparada em Brookhaven pretende fazer a colisão de dois núcleos de ouro. Nestas condições, prótons e nêutrons dos dois núcleos se desintegrariam em seus menores constituintes, quarks e gluons (os quanta de energia que transmitem a força que mantém os quarks unidos). Estas partículas formariam por um breve intervalo de tempo uma "sopa primordial" chamada plasma. A medida que a temperatura fosse diminuindo os quarks combinariam entre si, formando aglomerados conhecidos como pre-hadrônicos que, finalmente se transformariam em hadrons (Pions, Kaons, Prótons, Nêutrons e outras partículas mais exóticas), exatamente como se acredita ter acontecido nos primeiros instantes de vida do Universo. Os tempos envolvidos nestas colisões são da ordem de 0,000000000000000000000001 segundos e as distâncias da ordem de 0,00000000000001 centímetros! Alguns jornais sensacionalistas argumentam que, em um caso extremo, mas muito improvável, a densidade de matéria na região de colisão dos dois núcleos poderia ser tão alta que haveria a formação de um pequeno buraco negro que causaria uma perigosa perturbação no universo. Esta é uma preocupação tão sem fundamento quanto dizer que o homem pisando na lua iria perturbar o sistema solar, tão comum trinta anos atrás. "
Prof. Bismarck Vaz da Costa
UFMG
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Buraco Negro é uma "coisa"
que de negro tem tudo,
mas de buraco não tem nada.
Prof. Renato Las Casas (13/12/99)
Buraco Negro é uma região do espaço onde o campo gravitacional é tão forte que nada sai dessa região, nem a luz; daí vermos negro naquela região. Matéria (massa) é que "produz" campo gravitacional a sua volta. Um campo gravitacional forte o suficiente para impedir que a luz escape pode ser produzido, teoricamente, por grandes quantidades de matéria ou matéria em altíssimas densidades.
Velocidade de Escape
Se atirarmos uma pedra para cima ela "sobe" e depois "desce", certo?
Errado!
Se atirarmos um corpo qualquer para cima com uma velocidade "muito" grande, esse corpo "sobe" e se livra do campo gravitacional da Terra, não mais "retornando" ao nosso planeta.
A velocidade mínima para isso acontecer é chamada de velocidade de escape. A velocidade de escape na superfície da Terra é 40.320 Km/h. Na superfície da Lua, onde a gravidade é mais fraca, é 8.568 Km/h, e na superfície gasosa do gigantesco Júpiter é 214.200 Km/h.
A velocidade da luz é aproximadamente 1.080.000.000 Km/h. Um buraco negro é um corpo que produz um campo gravitacional forte o suficiente para ter velocidade de escape superior à velocidade da luz.
A massa do Sol (0,2 X 10³¹Kg) é 333 mil vezes a massa da Terra e seu diâmetro (1,4 milhões de quilômetros) é mais de 100 vezes o diâmetro da Terra. Ele se transformaria em um buraco negro caso se contraísse a um diâmetro menor que 6 Km.
Detecção
Uma vez que nada sai de um buraco negro, nada de um buraco negro chega até nós. Resta-nos então observá-lo indiretamente, através de sua ação sobre sua vizinhança. "Vemos" um buraco negro observando "coisas" que o rodeiam sob a ação do seu campo gravitacional ou então que "caem" em sua direção, também sob a ação desse mesmo campo gravitacional.
A velocidade com que a matéria, a uma determinada distância de um corpo, o orbita, é proporcional à gravidade desse corpo. Mesmo sem vermos o corpo central podemos saber qual a sua massa se virmos e medirmos a velocidade de nuvens de gás e poeira que o orbitam, por exemplo.
Uma outra situação:
Se sob a ação da gravidade do corpo central, matéria "cai" em direção a ele, esse material enquanto vai "caindo" vai se comprimindo; por se comprimir vai se esquentando, e quanto mais quente fica, mais irradia... Também nesse caso, se medimos essa radiação, obtemos informações sobre o corpo central.
Buracos Negros Super Massivos
Em 1994, astrônomos que trabalhavam com o Telescópio Espacial Hubble, não apenas obtiveram fortes indícios da presença de um buraco negro no centro de uma galáxia espiral, como também mediram a sua massa. Através de um efeito bem conhecido da física (Efeito Doppler) foi possível medir a velocidade de gás e poeira girando em torno do centro da galáxia M87.
Pelo desvio das linhas espectrais da radiação emitida por esse material, chegou-se à conclusão que ele gira em torno do núcleo de M87 com uma velocidade muito grande.
Para manter esse material com uma velocidade tão grande é preciso uma massa central também muito grande. Uma quantidade tão grande de massa no volume interno à órbita do material que o circula só pode ser um buraco negro. A massa deste buraco negro foi estimada em 3 bilhões de massas solares.
Posteriormente foram obtidos indícios de outros buracos negros no centro de outras galáxias. A tabela abaixo nos apresenta 17 galáxias que atualmente suspeitamos possuírem buracos negros supermassivos em seus centros. Também é apresentada a massa estimada desses buracos negros.
Nome da Galáxia Massa do Buraco Negro (Sol=1)
IE1740.9-2942 100 centenas
SgrA* 2 milhões
Messier 32 3 milhões
Centaurus A > 14 milhões
Messier 31 30 milhões
Messier 106 40 milhões
NGC 3379 50 milhões
NGC 3377 100 milhões
Messier 84 300 milhões
NGC 4486B 500 milhões
NGC 4594 1 bilhão
NGC 4261 1 bilhão
NGC 3115 2 bilhões
Messier 87 3 bilhões
Cygnus-A 5 bilhões
NGC 4151 Não Conhecido
Messier 51 Não Conhecido
Hoje acreditamos ser possível que toda grande galáxia tenha um buraco negro, de massa equivalente a milhões ou bilhões de estrelas, em seu centro. Esses buracos negros podem ter se formado no universo primitivo, a partir de gigantescas nuvens de gás ou então depois das galáxias já formadas, a partir do "colapso" de imensos aglomerados estelares.
Buracos Negros Estelares
Antes da fantástica descoberta acima descrita a procura por buracos negros no universo se concentrava principalmente na possível detecção de objetos muito compactos com massa algumas poucas vezes maior que a massa do Sol e que estariam espalhados nas galáxias.
Desde 1939 acreditamos que, em seu processo evolutivo, uma estrela de massa maior que 3,2 vezes a massa do Sol, quando acaba o seu combustível, pode "desabar sob seu próprio peso". Essa estrela pode se contrair tanto que dê origem a um campo gravitacional forte o suficiente para impedir que a luz escape de suas proximidades. Um buraco negro!
Se um buraco negro desses estiver envolto por uma nuvem de gás e poeira ou se tiver uma estrela por companheira, pode ser que tenhamos matéria dessa nuvem ou dessa estrela "caindo" no buraco negro e então irradiando (principalmente na freqüência de raio X). Um número considerável de estrelas da nossa galáxia forma sistemas duplos. É possível então que tenhamos vários buracos negros cabíveis de serem detectados através dessa radiação.
Cygnus X-1 é uma "fonte de raios X", companheira de uma estrela de massa aproximadamente 30 vezes a do Sol (HDE 226868) e é um dos mais fortes candidatos a buraco negro conhecido.
A tabela abaixo nos apresenta 8 estrelas que acreditamos possam ser companheiras de buracos negros.
Também é apresentada a massa estimada desses buracos negros.
Nome da Estrela Massa do Buraco Negro (Sol=1)
A0620-00 3 - 4
Cygnus X-1
HDE 226868) 4 - 8
Sco X-1 3 - 10
GS2000+25 3 - 10
GX339-4 3 - 10 V 404
Cygni 8 - 12
Nova Muscae 1991 3 - 10
Nova Ophiuchi 1977 6 - 7
Uma Nova Classe de Buracos Negros Em abril passado astrônomos da NASA e da Carnegie Mellon University comunicaram haver obtido, separadamente, evidências da existência de buracos negros de massas variando entre 100 e 10.000 massas solares, nos centros de algumas galáxias.
Os astrônomos da NASA obtiveram tal evidência estudando raios X emitidos por 39 galáxias próximas à nossa. NGC 4945, uma galáxia espiral muito parecida com a Via Láctea (nossa galáxia), é uma dessas.
Os astrônomos da Carnegie Mellon University chegaram à mesma evidência estudando raios X provenientes de M82. Têm sido elaboradas teorias procurando entender a origem desses buracos negros "meio pesados".
Mini Buracos Negros?
Vale a pena lembrar que muitos astrônomos e físicos acreditam na existência de mini buracos negros que teriam sua origem nos primórdios do universo. Alguns procuram explicar a explosão que ocorreu sobre o rio Tunguska na Sibéria em 1908 e destruiu mais de 2.150 quilômetros quadrados de densa floresta, à colisão de um desses mini buracos negros com a Terra.
www.observatorio.ufmg.br
Observatório Astronômico Frei Rosário ICEx – Física
Serra da Piedade – Caeté – MG
“A maravilhosa disposição e harmonia do universo só pode ter tido origem segundo o plano de um Ser que tudo sabe e tudo pode. Isso fica sendo a minha última e mais elevada descoberta.” {Isaac Newton}
Nota do Bottary:
É também com base nestas informações que podemos ter a certeza das coisas do Universo. Ele, por si só, se reequilibra em seus confins, obedecendo às suas próprias Leis, ou seja, as Leis Universais.
O homem se conscientiza de sua própria ignorância, mormente quando descobre por si só, o valor que tem o seu próprio mundo. Mundo este que o faz abrir ainda mais o seu conhecimento intelectual e moral, concomitantemente se libertando ainda mais de sua própria escravidão.
" Conhecereis a Verdade e ela vos fará livres" - são palavras do Mestre e Governador deste planeta.
Nota do Bottary 2: Matéria feita como dever de casa, quando da última aula de Geografia, que tive com a professora Mazé Silva.
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