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3 perguntas enormes A imagem do Buraco Negro não respondeu

uma rede internacional de radiotelescópios produziu a primeira imagem em close-up da sombra de um buraco negro, que os cientistas revelaram esta manhã (10 de abril). A colaboração, chamada de Event Horizon Telescope, confirmou décadas de previsões de como a luz se comportaria em torno desses objetos escuros e preparou o cenário para uma nova era da astronomia de buracos negros.”De uma escala de zero a incrível, foi incrível”, disse Erin Bonning, Astrofísico e pesquisador de buracos negros da Universidade de Emory, que não estava envolvido no esforço de imagem.”Dito isto, era o que eu esperava”, disse ela à Live Science.

O anúncio, provocado por cerca de uma semana e meia de antecedência, conseguiu ser incrivelmente emocionante e quase totalmente desprovida de detalhes surpreendentes ou nova física. A física não quebrou. Nenhuma característica inesperada de buracos negros foi revelada. A imagem em si foi quase uma combinação perfeita para ilustrações de buracos negros que estamos acostumados a ver na ciência e na cultura pop. A grande diferença é que é muito mais borrado.

havia várias questões importantes relacionadas aos buracos negros que permaneceram sem solução, no entanto, disse Bonning.Como os buracos negros produzem seus enormes jatos de matéria quente e rápida?

todos os buracos negros supermassivos têm a capacidade de mastigar a matéria próxima, absorver a maior parte dela além de seus horizontes de eventos e cuspir o restante no espaço a uma velocidade próxima da luz em Torres ardentes que os astrofísicos chamam de “jatos relativísticos.”

e o buraco negro no centro de Virgo A (Também chamado Messier 87) é notório por seus jatos impressionantes, expelindo matéria e radiação em todo o espaço. Seus jatos relativísticos são tão grandes que podem escapar totalmente da galáxia circundante.

uma imagem do Hubble de 1998 mostra o jato relatávico escapando de Virgo A. (Crédito da imagem: J. A. Biretta et al., Equipe do patrimônio Hubble( STScI / AURA), NASA)

e os físicos conhecem os traços amplos de como isso acontece: o material acelera a velocidades extremas à medida que cai bem na gravidade do buraco negro, então parte dele escapa enquanto retém essa inércia. Mas os cientistas discordam sobre os detalhes de como isso acontece. Esta imagem e os artigos associados ainda não oferecem detalhes.Descobrir isso, disse Bonning, será uma questão de ligar as observações do telescópio Event Horizons — que cobrem uma quantidade bastante pequena de espaço-com as imagens muito maiores de jatos relativísticos.Embora os físicos ainda não tenham respostas, ela disse, há uma boa chance de que eles venham em breve — especialmente quando a colaboração produz imagens de seu segundo alvo: o buraco negro supermassivo Sagitário a* no centro de nossa própria galáxia, que não produz jatos como o de Virgem A. comparando as duas imagens, ela disse, pode oferecer alguma clareza.

como a relatividade geral e a mecânica quântica se encaixam?Sempre que os físicos se reúnem para falar sobre uma nova descoberta realmente emocionante, você pode esperar ouvir alguém sugerir que isso pode ajudar a explicar “a gravidade quântica.Isso porque a gravidade quântica é o grande desconhecido na física. Por cerca de um século, os físicos trabalharam usando dois conjuntos diferentes de regras: a relatividade geral, que cobre coisas muito grandes como a gravidade, e a mecânica quântica, que cobre coisas muito pequenas. O problema é que esses dois livros de regras se contradizem diretamente. A mecânica quântica não pode explicar a gravidade, e a relatividade não pode explicar o comportamento quântico.Algum dia, os físicos esperam unir os dois em uma grande teoria unificada, provavelmente envolvendo algum tipo de gravidade quântica.

e antes do anúncio de hoje, havia especulações de que poderia incluir algum avanço sobre o assunto. (Se as previsões da relatividade geral não tivessem sido confirmadas na imagem, isso teria movido a bola para a frente. Durante uma coletiva de imprensa da National Science Foundation, Avery Broderick, físico da Universidade de Waterloo, no Canadá, e colaborador do projeto, sugeriu que esse tipo de resposta poderia estar chegando.

mas Bonning estava cético em relação a essa afirmação. Esta imagem não foi totalmente surpreendente do ponto de vista da relatividade geral, por isso não ofereceu nenhuma nova física que pudesse fechar a lacuna entre os dois campos, disse Bonning.Ainda assim, não é uma loucura que as pessoas esperem por respostas desse tipo de observação, disse ela, porque a borda da sombra de um buraco negro traz forças relativistas em pequenos espaços de tamanho quântico.”Esperaríamos ver a gravidade quântica muito, muito perto do horizonte de eventos ou muito, muito cedo no início do universo”, disse ela.

mas na resolução ainda embaçada do Event Horizons Telescope, ela disse, não é provável que encontremos esses tipos de efeitos, mesmo com atualizações planejadas chegando.

as teorias de Stephen Hawking eram tão corretas quanto as de Einstein?

A maior contribuição inicial do físico Stephen Hawking para a física foi a ideia de “radiação Hawking”-que os buracos negros não são realmente negros, mas emitem pequenas quantidades de radiação ao longo do tempo. O resultado foi extremamente importante, porque mostrou que uma vez que um buraco negro pare de crescer, ele começará a encolher muito lentamente com a perda de energia.Mas o telescópio Event Horizons não confirmou ou negou essa teoria, disse Bonning, não que ninguém esperasse.Buracos negros gigantes como o de Virgem A, ela disse, emitem apenas quantidades mínimas de radiação Hawking em comparação com seu tamanho geral. Embora nossos instrumentos mais avançados possam agora detectar as luzes brilhantes de seus horizontes de Eventos, há pouca chance de que eles possam provocar o brilho ultra-escuro da superfície de um buraco negro supermassivo.Esses resultados, ela disse, provavelmente virão dos menores buracos negros — objetos teóricos de curta duração tão pequenos que você pode colocar todo o horizonte de eventos em sua mão. Com a oportunidade de observações de perto e muito mais radiação disponível em comparação com seu tamanho geral, os humanos podem descobrir como produzir ou encontrar uma e detectar sua radiação.

então, o que realmente aprendemos com essa imagem?Primeiro, os físicos aprenderam que Einstein estava certo, mais uma vez. A borda da sombra, tanto quanto o telescópio Event Horizons pode ver, é um círculo perfeito, assim como os físicos do século 20 que trabalham com as equações da relatividade geral de Einstein previram.”Não acho que alguém deva se surpreender quando mais um teste da relatividade geral passar”, disse Bonning. “Se eles tivessem subido ao palco e dito que a relatividade geral havia quebrado, eu teria caído da minha cadeira.”O resultado com implicações mais imediatas e práticas, disse ela, foi que a imagem permitiu aos cientistas medir com precisão a massa deste buraco negro supermassivo, que fica a 55 milhões de anos-luz de distância no coração da galáxia Virgo A. É 6,5 bilhões de vezes mais massivo que o nosso Sol.Isso é um grande problema, disse Bonning, porque pode mudar a maneira como os físicos pesam os buracos negros supermassivos no coração de outras galáxias mais distantes ou menores.No momento, os físicos têm uma medição bastante precisa da massa do buraco negro supermassivo no coração da Via Láctea, disse Bonning, porque eles podem observar como sua gravidade move estrelas individuais em sua vizinhança.Mas em outras galáxias, nossos telescópios não conseguem ver os movimentos de estrelas individuais, disse ela. Então, os físicos estão presos a medições mais ásperas: Como a massa do buraco negro influencia a luz proveniente de diferentes camadas de estrelas na galáxia, ou como sua massa influencia a luz proveniente de diferentes camadas de gás flutuante na galáxia.

mas esses cálculos são imperfeitos, ela disse.

“você tem que modelar um sistema muito complexo”, disse ela.

e os dois métodos acabam produzindo resultados um pouco diferentes em cada galáxia que os físicos observam. Mas pelo menos para o buraco negro em Virgem A, Agora sabemos que um método está correto.

” nossa determinação de 6.5 bilhões de massas solares acabam pousando bem no topo da determinação de massa mais pesada”, disse Sera Markoff, Astrofísica da Universidade de Amsterdã e colaboradora do projeto.Isso não significa que os físicos apenas se moverão por atacado para essa abordagem para medir massas de buracos negros, disse Bonning. Mas oferece um ponto de dados importante para refinar cálculos futuros.

  • Os Maiores mistérios não resolvidos da física
  • os 12 objetos mais estranhos do universo
  • as idéias mais distantes de Stephen Hawking sobre buracos negros

originalmente publicado na Live Science.

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