{"id":2451,"date":"2019-10-04T05:36:48","date_gmt":"2019-10-04T05:36:48","guid":{"rendered":"http:\/\/ccvalg.pt\/astronomia\/wordpress\/?p=2451"},"modified":"2019-10-04T05:36:49","modified_gmt":"2019-10-04T05:36:49","slug":"as-sementes-dos-buracos-negros-desaparecidas-do-jardim-cosmico","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/ccvalg.pt\/astronomia\/wordpress\/2019\/10\/04\/as-sementes-dos-buracos-negros-desaparecidas-do-jardim-cosmico\/","title":{"rendered":"As “sementes” dos buracos negros, desaparecidas do jardim c\u00f3smico"},"content":{"rendered":"\n
\"\"<\/a>
Os buracos negros supermassivos no cora\u00e7\u00e3o de gal\u00e1xias em fus\u00e3o aproximam-se cada vez mais um do outro at\u00e9 que se fundem, libertando quantidades gigantescas de energia. O processo pode explicar como \u00e9 que os buracos negros atingem tamanhos t\u00e3o grandes.
Cr\u00e9dito: NASA<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

No vasto jardim do Universo, os buracos negros mais pesados cresceram a partir de sementes. Alimentados pelo g\u00e1s e poeira que consumiram, ou pela fus\u00e3o com outros objetos densos, estas sementes cresceram em tamanho e massa para formar os centros das gal\u00e1xias como a nossa Via L\u00e1ctea. Mas, ao contr\u00e1rio do reino das plantas, as sementes dos buracos negros gigantes devem ter sido buracos negros tamb\u00e9m. E ningu\u00e9m encontrou estas sementes – ainda.<\/p>\n\n\n\n

Uma ideia \u00e9 que os buracos negros supermassivos – o equivalente em massa a centenas de milhares a milhares de milh\u00f5es de s\u00f3is – cresceram a partir de uma popula\u00e7\u00e3o de buracos negros mais pequenos que nunca foram vistos. Este grupo elusivo, os “buracos negros de massa interm\u00e9dia”, teriam entre 100 e 100.000 vezes a massa da nossa estrela-m\u00e3e. Entre as centenas de buracos negros encontrados at\u00e9 agora, existem muitos relativamente pequenos, mas nenhum com certeza no “deserto” interm\u00e9dio da gama de massas.<\/p>\n\n\n\n

Os cientistas est\u00e3o a trabalhar com poderosos telesc\u00f3pios espaciais da NASA, al\u00e9m de outros observat\u00f3rios, para rastrear objetos distantes que se encaixam na descri\u00e7\u00e3o destas entidades ex\u00f3ticas. J\u00e1 encontraram dezenas de poss\u00edveis candidatos e est\u00e3o a trabalhar para confirm\u00e1-los como buracos negros. Mas, mesmo que o fa\u00e7am, isto abre um novo mist\u00e9rio: como \u00e9 que os buracos negros de massa interm\u00e9dia se formaram?<\/p>\n\n\n\n

“O que \u00e9 fascinante, e a raz\u00e3o de se gastar tanto tempo a encontrar estes buracos negros de massa interm\u00e9dia, \u00e9 porque lan\u00e7am luz sobre os processos que aconteceram no in\u00edcio do Universo, sobre as massas destes buracos negros rel\u00edquias, e sobre novos mecanismos de forma\u00e7\u00e3o de buracos negros que ainda n\u00e3o conhecemos,” disse Fiona Harrison, professora de f\u00edsica no Caltech em Pasadena, no estado norte-americano da Calif\u00f3rnia, e investigadora principal da miss\u00e3o NuSTAR da NASA.<\/p>\n\n\n\n

Os buracos negros<\/strong><\/p>\n\n\n\n

Um buraco negro \u00e9 um objeto extremamente denso no espa\u00e7o, do qual nenhuma luz consegue escapar. Quando o material cai num buraco negro, n\u00e3o tem como sair. E quanto mais um buraco negro come, mais cresce em massa e tamanho.<\/p>\n\n\n\n

Os buracos negros mais pequenos s\u00e3o chamados de “massa estelar”, entre 1 e 100 vezes a massa do Sol. Formam-se quando as estrelas explodem em processos violentos chamados supernovas.<\/p>\n\n\n\n

Os buracos negros supermassivos, por outro lado, s\u00e3o as \u00e2ncoras centrais de gal\u00e1xias grandes – por exemplo, o nosso Sol e todas as outras estrelas da Via L\u00e1ctea orbitam um buraco negro chamado Sagit\u00e1rio A* com aproximadamente 4,1 milh\u00f5es de massas solares. Um buraco negro ainda mais massivo – com uns incr\u00edveis 6,5 mil milh\u00f5es de vezes a massa do Sol – serve como pe\u00e7a central da gal\u00e1xia Messier 87 (M87). O buraco negro supermassivo de M87 aparece na famosa imagem do EHT (Event Horizon Telescope), mostrando um buraco negro e a sua “sombra” pela primeira vez. Esta sombra \u00e9 provocada pelo horizonte de eventos, o ponto de n\u00e3o retorno do buraco negro, curvando e capturando a luz com a sua forte gravidade.<\/p>\n\n\n\n

Os buracos negros supermassivos tendem a ter discos de material em seu redor chamados “discos de acre\u00e7\u00e3o”, feitos de part\u00edculas extremamente quentes e altamente energ\u00e9ticas que brilham \u00e0 medida que se aproximam do horizonte de eventos – a regi\u00e3o de n\u00e3o retorno do buraco negro. Aqueles que fazem os seus discos brilhar intensamente, porque comem muito, s\u00e3o chamados “n\u00facleos gal\u00e1cticos ativos”.<\/p>\n\n\n\n

A densidade de mat\u00e9ria necess\u00e1ria para criar um buraco negro \u00e9 incompreens\u00edvel. Para fazer um buraco negro com 50 vezes a massa do Sol, precisar\u00edamos de colocar o equivalente a 50 s\u00f3is numa bola com menos de 300 km de di\u00e2metro. Mas, no caso do buraco negro supermassivo de M87, \u00e9 como se 6,5 mil milh\u00f5es de s\u00f3is fossem comprimidos numa bola maior que a \u00f3rbita de Plut\u00e3o. Em ambos os casos, a densidade \u00e9 t\u00e3o alta que o material original deve desmoronar numa singularidade – um rasgo no tecido do espa\u00e7o-tempo.<\/p>\n\n\n\n

A chave para o mist\u00e9rio das origens dos buracos negros \u00e9 o limite f\u00edsico de qu\u00e3o depressa podem crescer. At\u00e9 os monstros gigantes nos centros das gal\u00e1xias t\u00eam limites para os seus frenesins aliment\u00edcios, porque uma certa quantidade de material \u00e9 repelido pela radia\u00e7\u00e3o altamente energ\u00e9tica proveniente de part\u00edculas quentes perto do horizonte de eventos. S\u00f3 a comer material circundante, um buraco negro de baixa massa pode duplicar a sua massa em 30 milh\u00f5es de anos, por exemplo.<\/p>\n\n\n\n

“Se come\u00e7armos com uma massa de 50 s\u00f3is, n\u00e3o podemos simplesmente aument\u00e1-la para mil milh\u00f5es ao longo de mil milh\u00f5es de anos,” disse Igor Chilingarian, astrof\u00edsico do Observat\u00f3rio Astrof\u00edsico do Smithsonian, em Cambridge, Massachusetts, e da Universidade Estatal de Moscovo. Mas, “como sabemos, existem buracos negros supermassivos menos de mil milh\u00f5es de anos ap\u00f3s a forma\u00e7\u00e3o do Universo.”<\/p>\n\n\n\n

\"\"\/<\/a>
Impress\u00e3o de artista que mostra um dos buracos negros supermassivos mais primitivos conhecidos (ponto negro central) no n\u00facleo de uma gal\u00e1xia jovem e rica em estrelas.
Cr\u00e9dito: NASA\/JPL-Caltech <\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

Como fazer um buraco negro que n\u00e3o podemos ver<\/strong><\/p>\n\n\n\n

No in\u00edcio da hist\u00f3ria do Universo, a semente de um buraco negro de massa interm\u00e9dia pode ter sido formada a partir do colapso de uma grande nuvem de densa de g\u00e1s ou de uma explos\u00e3o de supernova. As primeiras estrelas que explodiram no Universo tinham hidrog\u00e9nio e h\u00e9lio puros nas suas camadas exteriores, com elementos mais pesados concentrados no n\u00facleo. Esta \u00e9 uma receita para um buraco negro muito mais massivo do que as estrelas explosivas modernas, que est\u00e3o “polu\u00eddas” com elementos pesados nas suas camadas exteriores e, portanto, perdem mais massa atrav\u00e9s dos seus ventos estelares.<\/p>\n\n\n\n

“Se estamos a formar buracos negros com 100 massas solares no in\u00edcio do Universo, alguns deles devem fundir-se, mas ent\u00e3o basicamente dev\u00edamos produzir uma gama completa de massas, e alguns deles ainda devem andar por a\u00ed,” comentou Tod Strohmayer, astrof\u00edsico do Centro de Voo Espacial Goddard da NASA, Greenbelt, Maryland. “Ent\u00e3o, onde \u00e9 que est\u00e3o, se realmente se formaram?”<\/p>\n\n\n\n

Uma pista de que os buracos negros de massa interm\u00e9dia ainda podem realmente estar por a\u00ed veio do LIGO (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory) da NSF, uma colabora\u00e7\u00e3o entre o Caltech e o MIT (Massachusetts Institute of Technology). Os detetores do LIGO, em combina\u00e7\u00e3o com uma instala\u00e7\u00e3o europeia chamada Virgo, est\u00e3o a encontrar muitas fus\u00f5es diferentes de buracos negros atrav\u00e9s de ondula\u00e7\u00f5es no espa\u00e7o-tempo chamadas ondas gravitacionais.<\/p>\n\n\n\n

Em 2016, o LIGO anunciou uma das descobertas cient\u00edficas mais importantes dos \u00faltimos 50 anos: a primeira dete\u00e7\u00e3o de ondas gravitacionais. Especificamente, os detetores localizados em Livingston, Louisiana, e Hanford, Washington, captaram o sinal de dois buracos negros em fus\u00e3o. As massas destes buracos negros – 29 e 36 vezes a massa do Sol, respetivamente – surpreenderam os cientistas. Embora estes ainda n\u00e3o sejam tecnicamente de massa interm\u00e9dia, s\u00e3o grandes o suficiente para levantar sobrancelhas.<\/p>\n\n\n\n

\u00c9 poss\u00edvel que todos os buracos negros de massa interm\u00e9dia j\u00e1 se tenham fundido, mas tamb\u00e9m que a tecnologia n\u00e3o tenha sido aperfei\u00e7oada para os localizar.<\/p>\n\n\n\n

\"\"\/<\/a>
Uma gal\u00e1xia chamada ESO 243-49, \u00e9 o lar de um objeto extremamente brilhante chamado HLX-1. Salientado na imagem, HLX-1 \u00e9 o exemplo mais prov\u00e1vel de um buraco negro na gama interm\u00e9dia de massas que os cientistas j\u00e1 encontraram.
Cr\u00e9dito: NASA; ESA; e S. Farrell, Instituto para Astronomia de Sydney, Universidade de Sydney <\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

Ent\u00e3o, onde \u00e9 que est\u00e3o?<\/strong><\/p>\n\n\n\n

\u00c9 complicado procurar buracos negros no “deserto” da massa interm\u00e9dia porque os pr\u00f3prios buracos negros n\u00e3o emitem luz. No entanto, os cientistas podem procurar sinais indicadores espec\u00edficos usando telesc\u00f3pios sofisticados e outros instrumentos. Por exemplo, dado que o fluxo de mat\u00e9ria para um buraco negro n\u00e3o \u00e9 constante, a massa agregada de material consumido provoca certas varia\u00e7\u00f5es na emiss\u00e3o de luz no ambiente. Tais mudan\u00e7as podem ser vistas mais rapidamente em buracos negros mais pequenos do que em buracos negros maiores.<\/p>\n\n\n\n

“Numa escala de horas, podemos fazer a campanha observacional que, para os n\u00facleos gal\u00e1cticos ativos, leva meses,” disse Chilingarian.<\/p>\n\n\n\n

O candidato mais promissor a buraco negro de massa interm\u00e9dia tem o nome HLX-1, com uma massa de cerca de 20.000 vezes a do Sol. HLX-1 significa “Hyper-Luminous X-ray source 1” e a sua produ\u00e7\u00e3o energ\u00e9tica \u00e9 muito maior que a de estrelas parecidas com o Sol. Foi descoberto em 2009 pelo astr\u00f3nomo australiano Sean Farrell, usando o telesc\u00f3pio espacial XMM-Newton da ESA. Um estudo de 2012, usando os telesc\u00f3pios espaciais Hubble e Swift da NASA, encontrou sugest\u00f5es de um enxame de jovens estrelas azuis em \u00f3rbita deste objeto. Pode ter sido o centro de uma gal\u00e1xia an\u00e3 engolida pela gal\u00e1xia maior ESO 243-49. Muitos cientistas consideram HLX-1 um buraco negro de massa interm\u00e9dia j\u00e1 provado, disse Harrison.<\/p>\n\n\n\n

“As cores da luz de raios-X que emite, e o modo como se comporta, s\u00e3o muito semelhantes a um buraco negro,” acrescentou Harrison. “Muitas pessoas, incluindo o meu grupo, t\u00eam programas para encontrar coisas que se parecem com HLX-1, mas at\u00e9 agora nenhum \u00e9 consistente. Mas a ca\u00e7a continua.”<\/p>\n\n\n\n

Objetos menos brilhantes que podem ser buracos negros de massa interm\u00e9dia s\u00e3o chamadas fontes de raios-X ultraluminosas, ou ULXs (“ultraluminous X-ray sources”). Uma ULX cintilante chamada NGC 5048 X-1 tem sido especialmente interessante para os cientistas que procuram buracos negros de massa interm\u00e9dia. Mas os observat\u00f3rios de raios-X NuSTAR e Chandra da NASA surpreenderam os cientistas ao revelar que muitas ULXs n\u00e3o s\u00e3o buracos negros – s\u00e3o pulsares, remanescentes estelares extremamente densos que parecem pulsar como far\u00f3is.<\/p>\n\n\n\n

M82 X-1, a fonte de raios-X mais brilhante na gal\u00e1xia M82, \u00e9 outro objeto muito brilhante que parece piscar em escalas de tempo consistentes com um buraco negro de massa interm\u00e9dia. Estas mudan\u00e7as no brilho est\u00e3o ligadas com a massa do buraco negro e s\u00e3o provocadas por material em \u00f3rbita perto da regi\u00e3o interior do disco de acre\u00e7\u00e3o. Um estudo de 2014 analisou varia\u00e7\u00f5es espec\u00edficas na luz de raios-X e estimou que M82 X-1 tem uma massa equivalente a 400 s\u00f3is. Os cientistas usaram dados de arquivo do sat\u00e9lite RXTE (Rossi X-ray Timing Explorer) da NASA para estudar estas varia\u00e7\u00f5es de brilho em raios-X.<\/p>\n\n\n\n

Mais recentemente, os cientistas investigaram um grupo maior de poss\u00edveis buracos negros de massa interm\u00e9dia. Em 2018, Chilingarian e colegas descreveram uma amostra de 10 candidatos reanalisando dados \u00f3ticos do SDSS (Sloan Digital Sky Survey) e comparando as perspetivas iniciais com dados de raios-X do Chandra e do XMM-Newton. Agora est\u00e3o a utilizar telesc\u00f3pios terrestres no Chile e no Arizona. Mar Mezcua do Instituto de Ci\u00eancias Espaciais da Espanha liderou um estudo separado em 2018, tamb\u00e9m com o Chandra, encontrando 40 buracos negros crescentes em gal\u00e1xias an\u00e3s que podem estar nesta faixa especial de massa interm\u00e9dia. Mas Mezcua e colaboradores argumentam que estes buracos negros se formaram originalmente no colapso de nuvens gigantes, n\u00e3o em explos\u00f5es estelares.<\/p>\n\n\n\n

\"\"\/<\/a>
Esta imagem, obtida com o VLT (Very Large Telescope) do ESO, mostra a regi\u00e3o central da gal\u00e1xia NGC 1313. Esta gal\u00e1xia \u00e9 o lar da fonte ultraluminosa de raios-X NGC 1313 X-1, que os astr\u00f3nomos agora determinaram ser um candidato a buraco negro de massa interm\u00e9dia. NGC 1313 tem 50.000 anos-luz de di\u00e2metro e est\u00e1 a aproximadamente 14 milh\u00f5es de anos-luz da Via L\u00e1ctea na dire\u00e7\u00e3o da constela\u00e7\u00e3o do hemisf\u00e9rio sul de Ret\u00edculo.
Cr\u00e9dito: ESO <\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

O que a\u00ed vem<\/strong><\/p>\n\n\n\n

As gal\u00e1xias an\u00e3s s\u00e3o lugares interessantes para continuar esta procura porque, em teoria, sistemas estelares mais pequenos podem hospedar buracos negros de massa muito menor do que os encontrados nos centros de gal\u00e1xias maiores como a nossa.<\/p>\n\n\n\n

Os cientistas tamb\u00e9m est\u00e3o a procur\u00e1-los em enxames globulares – concentra\u00e7\u00f5es esf\u00e9ricas de estrelas localizadas nos arredores da Via L\u00e1ctea e de outras gal\u00e1xias – pela mesma raz\u00e3o.<\/p>\n\n\n\n

“Podem l\u00e1 haver buracos negros desta categoria, em gal\u00e1xias desta categoria, mas se n\u00e3o estiverem a acretar muita mat\u00e9ria, poder\u00e1 ser dif\u00edcil observ\u00e1-los,” disse Strohmayer.<\/p>\n\n\n\n

Os ca\u00e7adores de buracos negros de massa interm\u00e9dia aguardam ansiosamente o lan\u00e7amento do Telesc\u00f3pio Espacial James Webb da NASA, que estudar\u00e1 as primeiras gal\u00e1xias da Universo. O Webb vai ajudar os astr\u00f3nomos a descobrir o que surgiu primeiro – a gal\u00e1xia ou o seu buraco negro central – e como esse buraco negro pode ter sido produzido. Em combina\u00e7\u00e3o com observa\u00e7\u00f5es de raios-X, os dados infravermelhos do Webb ser\u00e3o importantes para identificar alguns dos candidatos mais antigos a buraco negro.<\/p>\n\n\n\n

Outra nova ferramenta lan\u00e7ada em julho pela ag\u00eancia espacial russa Roscosmos chama-se Spectrum X-Gamma, uma espa\u00e7onave que varre o c\u00e9u em raios-X e transporta um instrumento com espelhos desenvolvidos e contru\u00eddos em parceria com o Centro de Voo Espacial Marshall da NASA, em Huntsville, estado norte-americano do Alabama. As informa\u00e7\u00f5es de ondas gravitacionais da colabora\u00e7\u00e3o LIGO-Virgo tamb\u00e9m v\u00e3o ajudar na busca, assim como a miss\u00e3o planeada LISA (Laser Interferometer Space Antenna) da ESA.<\/p>\n\n\n\n

Esta frota de novos instrumentos e tecnologias, al\u00e9m das atuais, vai ajudar os astr\u00f3nomos \u00e0 medida que continuam a vasculhar o jardim c\u00f3smico em busca das sementes de buracos negros e gal\u00e1xias como a nossa.<\/p>\n\n\n\n

\/\/ NASA (comunicado de imprensa)<\/a><\/p>\n\n\n\n

Saiba mais:<\/h4>\n\n\n\n

Buracos negros:<\/strong>
Wikipedia<\/a>
Buraco negro de massa interm\u00e9dia (Wikipedia)<\/a>
Buraco negro supermassivo (Wikipedia)<\/a><\/p>\n\n\n\n

Sagit\u00e1rio A*:
<\/strong>Wikipedia<\/a><\/p>\n\n\n\n

Buraco negro supermassivo de M87:<\/strong>
Wikipedia<\/a><\/p>\n\n\n\n

Ondas gravitacionais:<\/strong>
GraceDB (Gravitational Wave Candidate Event Database)<\/a>
Wikipedia<\/a>
Astronomia de ondas gravitacionais – Wikipedia<\/a>
Ondas gravitacionais: como distorcem o espa\u00e7o – Universe Today<\/a>
Detetores: como funcionam – Universe Today<\/a>
As fontes de ondas gravitacionais – Universe Today<\/a>
O que \u00e9 uma onda gravitacional (YouTube)<\/a><\/p>\n\n\n\n

Fontes Ultraluminosas de raios-X (ULX, “ultraluminous X-ray sources”):<\/strong>
Wikipedia<\/a><\/p>\n\n\n\n

HLX-1:<\/strong>
Wikipedia<\/a><\/p>\n\n\n\n

M82 X-1:<\/strong>
Wikipedia<\/a><\/p>\n\n\n\n

NuSTAR:<\/strong>
NASA<\/a>
Caltech<\/a>
Wikipedia<\/a><\/p>\n\n\n\n

Observat\u00f3rio Chandra:<\/strong>
P\u00e1gina oficial (Harvard)<\/a>
P\u00e1gina oficial (NASA)<\/a>
Wikipedia<\/a><\/p>\n\n\n\n

EHT (Event Horizon Telescope):<\/strong>
P\u00e1gina oficial<\/a>
Wikipedia<\/a><\/p>\n\n\n\n

LIGO:<\/strong>
P\u00e1gina oficial<\/a>
Caltech<\/a>
Advanced LIGO<\/a>
Wikipedia<\/a><\/p>\n\n\n\n

Virgo:
<\/strong>EGO<\/a>
Wikipedia<\/a><\/p>\n\n\n\n

Observat\u00f3rio XMM-Newton:<\/strong>
ESA<\/a>
Wikipedia<\/a><\/p>\n\n\n\n

Telesc\u00f3pio Espacial Hubble:
<\/strong>Hubble, NASA<\/a> 
ESA<\/a>
STScI<\/a>
SpaceTelescope.org<\/a>
Base de dados do Arquivo Mikulski para Telesc\u00f3pios Espaciais<\/a><\/p>\n\n\n\n

Telesc\u00f3pio Swift:<\/strong>
NASA<\/a>
Wikipedia<\/a><\/p>\n\n\n\n

RXTE:<\/strong>
P\u00e1gina principal<\/a>
NASA<\/a>
Wikipedia<\/a><\/p>\n\n\n\n

SDSS:<\/strong>
P\u00e1gina oficial<\/a>
Wikipedia<\/a><\/p>\n\n\n\n

JWST (Telesc\u00f3pio Espacial James Webb):<\/strong>
NASA<\/a>
STScI<\/a>
ESA<\/a>
Wikipedia<\/a><\/p>\n\n\n\n

Spectrum X-Gamma:<\/strong>
Wikipedia<\/a><\/p>\n\n\n\n

LISA:<\/strong>
P\u00e1gina oficial<\/a>
ESA<\/a>
NASA<\/a>
Wikipedia<\/a><\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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