10 coisas mais estranhas que aprendemos sobre buracos negros em 2021

Os cientistas que estudam os buracos negros podem ter certeza de que ano após ano haverá descobertas espetaculares. 2021 não foi exceção, com muitos novos resultados interessantes sobre esses estranhos monstros gravitacionais. Hoje vamos considerar o mais emocionante descoberta buracos negros este ano e como eles avançam nossa compreensão do universo.

O buraco negro de rotação mais rápida

Mesmo os buracos negros mais estudados podem surpreender. Em fevereiro, os físicos revisaram suas estimativas das propriedades do monstro cósmico no coração do sistema Cygnus X-1, que também foi o primeiro buraco negro confirmado. Descobriu-se que o buraco negro Cygnus X-1, descoberto pela primeira vez há quase 60 anos, é 50% mais massivo do que se pensava anteriormente, 21 vezes a massa do Sol e orbitando muito perto da velocidade da luz, estabelecendo um novo recorde para buracos negros.

O buraco negro em Cygnus X-1 está a cerca de 7200 anos-luz de distância e está devorando lentamente sua estrela companheira supergigante azul, dando aos pesquisadores uma nova visão sobre esses processos.

Leia também: Quantos buracos negros no universo?

Estrela espaguete

Quando uma estrela se aproxima demais da borda de um buraco negro, as forças gravitacionais a separam em longos filamentos que são puxados para a boca do buraco negro. Esse processo, conhecido como "espaguetificação", produz luz à medida que o material estelar aquece por fricção, permitindo que os astrônomos capturem esse ato aterrorizante em toda a sua glória. Em maio, os pesquisadores notaram pela primeira vez uma estrela que foi esmagada e absorvida dessa maneira por um buraco negro pesando 30 milhões de vezes a massa do Sol e localizado no centro da galáxia a 750 milhões de anos-luz da Terra.

Além de coletar dados importantes sobre espaguete, as observações ajudaram os cientistas a criar uma visualização incrível da absorção da estrela.

Consulte Mais informação: Astrônomos descobriram pela primeira vez as consequências da "espaguetificação" de uma estrela por um buraco negro

LIGO prova que Hawking está certo

Em junho, pesquisadores do Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO) observaram dois buracos negros supermassivos se fundindo em um e analisaram as ondulações no tecido do espaço-tempo, chamadas ondas gravitacionais, causadas pelos buracos negros se movendo em alta velocidade

Eles descobriram que a área de superfície do buraco negro resultante é maior que a dos dois primeiros combinados. Além de obter dados surpreendentes, os resultados do estudo ajudam a comprovar uma conjectura do astrofísico britânico Stephen Hawking em 1971, conhecida como teorema da área do buraco negro. O teorema afirma que a área da superfície de um buraco negro não pode diminuir com o tempo, uma lei derivada por Hawking usando a teoria da relatividade geral de Einstein. E também sua compreensão da entropia. Embora os resultados da pesquisa tenham sido uma vitória para Hawking, eles deixaram os físicos intrigados. De acordo com a mecânica quântica, os buracos negros devem se contrair e evaporar, então não está claro como conciliar isso com a lei de Hawking de que sua área de superfície deve sempre aumentar.

Também interessante: Cientistas descobriram como ouvir as ondas gravitacionais do Big Bang

A fusão de um buraco negro e uma estrela de nêutrons

Em junho, pesquisadores que trabalham com o LIGO anunciaram que, pela primeira vez, tinham certeza de terem visto buracos negros se fundindo em corpos compactos chamados estrelas de nêutrons. Juntamente com os buracos negros, as estrelas de nêutrons são um possível resultado final da morte de uma estrela massiva, quando a estrela explode como uma supernova e deixa vestígios. Embora o LIGO tenha visto indícios de potenciais fusões entre buracos negros e estrelas de nêutrons antes, apenas este ano dois sinais provaram conclusivamente que tais fusões estão ocorrendo.

Ambos os sinais foram detectados em janeiro de 2020, com cerca de 10 dias de intervalo. No primeiro caso, um buraco negro com massa seis vezes maior que a do Sol absorveu uma estrela de nêutrons com massa uma vez e meia maior que a do Sol, e no segundo, um buraco negro com massa nove vezes maior que a do Sol. Sol e uma estrela de nêutrons com massa duas vezes maior que a do Sol.

Recomendação do editor: Astrofísicos pela primeira vez rastrearam a fusão de estrelas de nêutrons e buracos negros

Os primeiros buracos negros causam tempestades

Quase todas as galáxias conhecidas têm um buraco negro supermassivo em seu centro, sugerindo uma relação próxima entre dois objetos cósmicos. Mas os cientistas ainda não entendem como um buraco negro afeta seu hospedeiro galáctico. Um estudo publicado em junho descobriu que o vento de alta velocidade está soprando de uma galáxia de 13 bilhões de anos, quase tão antiga quanto o próprio universo. Este é o primeiro exemplo descoberto de um vento galáctico que irrompe de buracos negros supermassivos à medida que absorvem gás e poeira circundantes.

Além disso, os ventos poderosos, movendo-se a cerca de 1,8 milhão de km/h, estão se movendo rápido o suficiente para soprar material pela galáxia e provavelmente impedir a formação de estrelas. Isso sugere que as galáxias e seus buracos negros têm uma conexão antiga e muito próxima.

Leia também: Cientistas detectaram radiação de raios-X além do horizonte de eventos de um buraco negro

Ecos de luz provam que Einstein estava certo

Stephen Hawking não foi o único a conquistar buracos negros este ano. Em julho, astrônomos filmaram raios-X emanados do buraco negro supermassivo no centro da galáxia espiral de Zwicky, que fica a 1,8 bilhão de anos-luz de distância. Os pesquisadores não apenas detectaram luz vinda da frente do buraco negro, mas também foram capazes de encontrar estranhos ecos de luz que não conseguiram detectar a princípio.

Eles pareciam vir da parte de trás do buraco negro, o que significa que a entidade gigante estava deformando tanto o tecido do espaço-tempo que a luz estava sendo atraída de um lado do buraco negro para o outro. Esse processo corresponde exatamente ao que seria esperado da teoria geral da relatividade de Einstein, mas ainda não foi descoberto de forma conclusiva.

Aliens podem aproveitar o poder de um buraco negro

Os cientistas não têm medo de fazer suposições, desde que sejam baseadas em dados relevantes. Em agosto, um grupo de astrônomos em Taiwan sugeriu que alienígenas tecnológicos poderiam coletar energia de buracos negros usando megaestruturas hipotéticas conhecidas como esferas de Dyson que cercam a estrela. Embora os buracos negros sejam considerados escuros, eles emitem grandes quantidades de energia porque se alimentam do material circundante, que é aquecido e emitido como luz.

Os astrônomos se perguntaram se uma espécie extraterrestre poderia colocar plataformas orbitais cobertas por algo como painéis solares em torno de um buraco negro para absorver suas explosões de energia. Como os buracos negros são menores que as estrelas, isso permitiria que os alienígenas economizassem em materiais de construção e potencialmente armazenassem quantidades incríveis de energia.

Mais detalhes:  O que é uma esfera Dyson e por que não construímos uma?

Buracos negros errantes podem se estabelecer em nossa galáxia

Cerca de 12 buracos negros supermassivos e invisíveis podem estar à espreita nos arredores da Via Láctea. Essa conclusão foi alcançada em agosto, quando pesquisadores publicaram os resultados de uma nova simulação de colisões de galáxias. Durante esses eventos massivos, as forças gravitacionais podem fazer com que buracos negros supermassivos, pesando milhões ou bilhões de vezes mais que o Sol, voem e percorram as profundezas escuras do espaço.

Alguns deles podem eventualmente se estabelecer nos halos de galáxias como a nossa, e uma galáxia do tamanho da Via Láctea tem em média cerca de 12 galáxias. Os astrônomos esperam descobrir como procurar esses gigantes perdidos para verificar a precisão de suas simulações.

Leia também: Um buraco negro foi descoberto em um aglomerado de estrelas fora da nossa galáxia

O par mais próximo de buracos negros foi detectado

Em dezembro, telescópios registraram evidências da existência do par de buracos negros mais próximos do nosso planeta, orbitando um ao outro a uma distância de cerca de 89 milhões de anos-luz da Terra na constelação de Aquário. O par recorde anterior de buracos negros está cinco vezes mais distante do que este, o que significa que os cientistas têm a oportunidade de estudar esses sistemas com mais detalhes do que antes. Ambos os membros da dupla são levantadores de peso - o maior tem uma massa de quase 154 milhões de sóis, e o menor é 6,3 milhões de vezes mais massivo que a nossa estrela.

Eles orbitam um ao outro a uma distância de apenas 1600 anos-luz – uma ninharia para os padrões cósmicos e outro registro que indica que em 250 milhões de anos eles se fundirão em um buraco negro gigante.

Consulte Mais informação: O Very Large Telescope descobriu o par mais próximo de buracos negros supermassivos

Um buraco negro grande demais para sua galáxia

Uma pequena galáxia orbitando a nossa, a cerca de 820 anos-luz de distância, parece conter algo estranho. A galáxia anã Leão I, que é 50 vezes menor que a Via Láctea, abriga um buraco negro supermassivo que tem quase a mesma massa do buraco negro no centro da Via Láctea. Os astrônomos se perguntam como um buraco negro tão grande acabou em uma galáxia tão pequena.

“Não há explicação para a existência desse tipo de buraco negro em galáxias anãs esferoidais”, disse Maria Jose Bustamante, estudante de pós-graduação em astronomia da Universidade do Texas em Austin, em um comunicado. Teremos que esperar os próximos anos para entender exatamente o que isso significa para a evolução de buracos negros e galáxias.

Leia também:

• Os buracos negros se formaram imediatamente após o Big Bang?
• O Very Large Telescope descobriu o par mais próximo de buracos negros supermassivos