Essa imagem foi obtida graças ao Event Horizon Telescope (EHT) que fotografou o que estava acontecendo ao redor do buraco negro que fica no centro da galáxia M87, a 55 milhões de anos-luz da Terra.
A radiação do entorno, vista em tons de vermelho e amarelo, não é sequer do comprimento de onda da luz visível, pertence ao espectro das ondas de rádio. A imagem do buraco negro se tornou exequível devido aos algoritmos dos cientistas da computação que traduziram o espectro das ondas de rádio para o espectro da luz visível.
Testemunhamos uma grande conquista científica, que juntamente com a conquista da detecção das ondas gravitacionais, provam sem sombra de dúvida, a validade da Teoria da Relatividade Geral de Albert Einstein. A mesma teoria que hoje guia os cálculos de sistemas de GPS em satélites e em nossos dispositivos móveis também explica a física dos buracos negros. Toda a vez que você solicitar um Uber, cujas rotas são determinadas pelo GPS, agradeça a Einstein.
A radiação do entorno, vista em tons de vermelho e amarelo, não é sequer do comprimento de onda da luz visível, pertence ao espectro das ondas de rádio. A imagem do buraco negro se tornou exequível devido aos algoritmos dos cientistas da computação que traduziram o espectro das ondas de rádio para o espectro da luz visível.
Testemunhamos uma grande conquista científica, que juntamente com a conquista da detecção das ondas gravitacionais, provam sem sombra de dúvida, a validade da Teoria da Relatividade Geral de Albert Einstein. A mesma teoria que hoje guia os cálculos de sistemas de GPS em satélites e em nossos dispositivos móveis também explica a física dos buracos negros. Toda a vez que você solicitar um Uber, cujas rotas são determinadas pelo GPS, agradeça a Einstein.
*Velocidade de Escape
É a velocidade que um objeto deve ter para escapar completamente da atração gravitacional.
A velocidade de escape da superfície de um planeta ou corpo celeste pode ser determinada igualando a energia potencial gravitacional com a energia cinética.
*Raio de Schwarzschild
*Raio de Schwarzschild
M: Massa do objeto
c: Velocidade da luz
É o raio para que um objeto com massa M se transforme em um buraco negro. Pode ser obtido fazendo a velocidade de escape V=c, na equação da velocidade de escape.
O raio tem esse nome em homenagem ao físico alemão Karl Schwarzschild, que em 1915, elaborou as equações modificadas da Teoria da Relatividade Geral de Einstein. Suas equações modificadas tem soluções exatas e preveem o colapso estelar de estrelas massivas.
O raio tem esse nome em homenagem ao físico alemão Karl Schwarzschild, que em 1915, elaborou as equações modificadas da Teoria da Relatividade Geral de Einstein. Suas equações modificadas tem soluções exatas e preveem o colapso estelar de estrelas massivas.
*Horizonte de Eventos e Singularidade
O horizonte de eventos de um buraco negro sem rotação na métrica de Schwarzschild tem o raio Rs.
Esse horizonte é a fronteira do nosso entendimento, tudo que acontece numa distância maior do que a distância do horizonte de eventos segue a Relatividade Geral de Einstein, não existem conflitos e nem inconsistências com quaisquer outras teorias.
Por outro lado, alguns teóricos argumentam que o espaço não existe numa distância r < Rs. O buraco negro seria um tipo de ruptura no tecido quadridimensional do espaço-tempo, literalmente não haveria lugar para onde ir e essas coordenadas não teriam sentido físico.
A singularidade é o ponto com densidade infinita situado no centro do buraco negro onde fica a massa M, o local onde nenhuma lei da física funciona. Por isso, a física descreve o horizonte de eventos pra fora, o espaço interior é um espaço non-sense diferente do espaço comum.
Segundo a fórmula de Bekenstein-Hawking, os buracos negros tem entropia e temperatura, logo devem emitir radiação.
Essa radiação foi batizada de "radiação Hawking" e é emitida pela quebra dos pares de partículas virtuais ao redor do horizonte de eventos.
Curiosamente, foi essa fórmula da entropia que o cientista britânico Stephen Hawking escolheu para colocar na sua lápide.
*Temperatura de Hawking
A emissão constante de radiação faz o buraco negro perder massa e
consequentemente diminuir o raio do seu horizonte de eventos. A medida
que o buraco negro diminui de tamanho, sua massa total M também diminui,
acelerando o processo cada vez mais, devido a emissão de radiação com
temperaturas cada vez mais altas.
Por isso, buracos negros de
pouca massa se desintegram mais rapidamente, numa transformação total de sua massa e
energia gravitacional em energia eletromagnética.
*Relação entre área e entropia
S = A\4
A entropia de um buraco negro é igual a quarta parte da área do seu horizonte de eventos, medida em unidades de áreas de Planck.
É curioso que a entropia do buraco negro dependa somente da área e não do volume delimitado pelo horizonte de eventos.
Conceitos especulativos
O Universo Holográfico
Partindo da relação entre a área e a entropia do buraco negro de Bekenstein-Hawking, os físicos Shinsei Ryu e Tadashi Takayanagi elaboraram uma fórmula que associa uma entropia a qualquer área do espaço, independente dela conter um buraco negro.
A fórmula Ryu-Takanayagi implica que o espaço-tempo consiste de qubits de informação.
Extrapolando os resultados de Ryu-Takanayagi para o universo inteiro temos a Teoria do Universo Holográfico. Ela afirma que tudo que vemos no universo, na verdade é uma projeção 3-D de informações codificadas numa superfície 2-D hipotética situada na borda do universo.
A fórmula Ryu-Takanayagi implica que o espaço-tempo consiste de qubits de informação.
Extrapolando os resultados de Ryu-Takanayagi para o universo inteiro temos a Teoria do Universo Holográfico. Ela afirma que tudo que vemos no universo, na verdade é uma projeção 3-D de informações codificadas numa superfície 2-D hipotética situada na borda do universo.
Wormholes e a conjectura ER=EPR
Na geometrodinâmica, as pontes de Einstein-Rosen são atalhos topológicos entre pontos distantes do espaço-tempo. Foram apelidados de Wormholes (buracos de vermes) pelo físico John Weller, devido a analogia dos vermes que se movem numa casca de maçã.
Cada Wormhole apresenta dois portais e um túnel, pelo qual a matéria pode transitar entre dois pontos distantes do cosmos, sem passar pelo espaço intermediário.
Os Wormholes são tão estranhos quanto os buracos negros e os físicos teóricos estão propondo a conjectura ER=EPR que nos diz que as pontes de Einstein-Rosen (ER) e o emaranhamento quântico (EPR), são duas formas diferentes de representar o mesmo fenômeno físico.
O emaranhamento é a ligação entre dois entes físicos separados no espaço, independente de qualquer troca de informação que viaje entre eles. É a "ação fantasmagórica a distância" que Einstein tanto rejeitou, mas que se mostra real, experimento após experimento.
Alguns físicos estão tentando provar a conjectura ER=EPR, na esperança de compatibilizar a teoria da relatividade geral com a mecânica quântica e obter uma teoria física mais completa.
Cada Wormhole apresenta dois portais e um túnel, pelo qual a matéria pode transitar entre dois pontos distantes do cosmos, sem passar pelo espaço intermediário.
Os Wormholes são tão estranhos quanto os buracos negros e os físicos teóricos estão propondo a conjectura ER=EPR que nos diz que as pontes de Einstein-Rosen (ER) e o emaranhamento quântico (EPR), são duas formas diferentes de representar o mesmo fenômeno físico.
O emaranhamento é a ligação entre dois entes físicos separados no espaço, independente de qualquer troca de informação que viaje entre eles. É a "ação fantasmagórica a distância" que Einstein tanto rejeitou, mas que se mostra real, experimento após experimento.
Alguns físicos estão tentando provar a conjectura ER=EPR, na esperança de compatibilizar a teoria da relatividade geral com a mecânica quântica e obter uma teoria física mais completa.
Uma palavra final
Conforme prosseguimos do início do post até aqui, as coisas ficaram cada vez mais complicadas, porém, a ideia de buraco negro proposta por Karl Schwarzschild em 1915, é uma das concepções mais estranhas da física e também uma das mais inspiradoras.
Com exceção do que foi abordado na área dos "conceitos especulativos", toda a física dos buracos negros mostrada aqui já faz parte do conteúdo de astrofísica nas universidades.
Esse sim é um assunto inesgotável! Um verdadeiro update nas concepções sobre buracos negros. Um tema fascinante que traz as mais profundas reflexões sobre a origem e evolução do universo e da vida!
ResponderExcluirAos poucos as provas experimentais estão aparecendo.
ResponderExcluirQuanto mais conhecemos, mais queremos saber. Entender melhor tais corpos celestes pode nos capacitar a entender melhor a teoria do big bang.
Uma informação que faltou no post, foi falar sobre o colapso estelar e mais especificamente sobre as estrelas de nêutrons.
ResponderExcluirAs estrelas muito massivas (com massa maiores do que 8 massas solares) ultrapassam o limite de Tolman-Oppenheimer-Volkoff para estrelas que mantém sua estabilidade devido a degenerescência dos nêutrons. Se a massa remanescente estiver entre 1,5 e 3 massas solares a estrela terá ultrapassado o limite, portanto não poderá continuar sendo uma estrela de nêutrons estável.
Aproximadamente acima de 2,2 massas solares as estrelas de nêutrons continuam a colapsar para formar um buraco negro, pois a repulsão entre os nêutrons não é suficiente para impedir o colapso e manter a estabilidade estelar.