TOMO XVI - ESTRELAS BLACK HOLES E A INFLUENCIA DA MASSIVIDADE

Black Holes são nada mais nada menos que os conhecidíssimos buracos negros de Star Trek entre outros. Ficaram populares em filmes na decada de 70 como a beira do abismo da Disney e depois se popularizou, sobre suas teoria de existência e, cosmos de Carl Sagan. Mas seu clímax mesmo se deu com o Best Sellers para leigos, como eu, "Uma breve história do tempo", de Stephen Hawking. Onde o autor numa forma bem humorada da um banho de conhecimento sobre os destruidores de matéria.

OS BURACOS NEGROS CONVENCIONAIS

Uma estrela possuir tanta massa, algo em torno de 25 a 50 vezes a massa do Sol que termina por implodir dentro de si mesma pela ação da gravidade, com densidade elevada ao infinito, onde nada nem a luz conseguem escapar.

Visualização de um buraco negro pelo acrescimento de massa de uma estrela próxima.

 Terminam por esvaziar toda a matéria a sua volta, absorvendo a mesma e agregando ao seu conteúdo, neste local as leis atuais da física não se verificam sendo para nos uma incógnita atualmente o que ocorre dentro do horizonte de eventos.

Antes de cair no buraco negro, o gás arrancado de estrelas próximas, ou nebulosas, as fazendo girar á velocidades próximas á da luz, e elevando a temperaturas superiores a 100 000 ºC. O próprio buraco negro não tem brilho, sua luz vem da espiral de gás gerada pelo aquecimento e radiação como raios gama, oriunda da estrela morta a tornando visível novamente. De certa forma um buraco negro é a morte definitiva de uma estrela, a vitória da gravidade sobre a massa. Mas mesmo estes monstros cósmicos têm um fim, lentamente evaporam, bem devagar, não constituindo objetos absolutamente permanentes, retornando ao estado de energia primordial.

 

 Vista da ultima área visível da estrela negra.

Nova teoria sobre o horizonte de eventos

 O físico Stephen Hawking, no seu novo estudo publicado em 2012 surpreendeu até a comunidade cientifica internacional, ele que é um dos criadores da moderna teoria dos buracos negros, termina por negar sua própria tese do horizonte de eventos.

No artigo Preservação de Informações e Previsão do Tempo para Buracos Negros, Hawking diz que o horizonte de eventos na realidade não existe. Essa espécie de fronteira visível, que vimos acima, e que manteria qualquer tipo de matéria no interior do buraco negro seria apenas um horizonte aparente, que só poderia reter a matéria por uns tempos. “Você não pode sair de um buraco negro na teoria clássica, mas a teoria quântica prevê que energia e outros tipos de informações escapem do buraco negro”, afirmou Hawking para a respeitada revista Nature.

Para Stephen Hawking, uma explicação formal do processo exigiria uma teoria que combinasse a gravidade com outras forças fundamentais da natureza, algo que os físicos vêm buscando sem sucesso, por quase um século. A nova noção de horizonte aparente postula que a captura da matéria é temporária, com sua liberação posterior em um formato totalmente distorcido e caótico. “Os efeitos em torno do buraco negro provocam flutuações quânticas demasiado violentas para se permitir a existência de uma fronteira tão definida”, conclui.     

Tipos de buraco negros de nossa Galáxia

GRS 1915 + 105 gira 1.150 vezes por segundo

GRS 1915 +105 está na nossa galáxia, a Via Láctea, a cerca de 35.000 anos-luz da Terra. O gás de uma estrela vizinha orbital foi puxado pelo imenso campo gravitacional desse buraco negro, formando um disco de gás em torno dele. Este buraco negro gira quase à velocidade máxima teórica. De acordo com nossas medições, ele pode ter uma taxa de rotação máxima de 1.150 vezes por segundo e uma taxa mínima de 950.

Colisão entre estrela do tamanho do Sol0020e um enorme buraco negro provocou uma das maiores explosões espaciais já registradas

          Astrônomos afirmam que uma explosão em uma galáxia distante aconteceu depois que um buraco negro massivo devorou uma estrela. A energia liberada foi detectada primeiramente pelo satélite Swift no final da primeira década do século XXI e foi confirmada depois por outros telescópios.

Possivelmente o clarão era uma explosão de raios gama de uma estrela em colapso, porém a queima de matéria de um evento como este dura normalmente apenas poucas horas. Ao invés de desaparecer, a explosão cósmica continuou a queimar e a emitir radiações de alta energia por dois meses e meio.

A conclusão fora de que uma estrela do tamanho do Sol foi sugada por um buraco negro gigante, este assim que abocanhou a estrela, liberou um feixe de energia.

O banquete estelar ocorreu em uma galáxia a 3,8 bilhões de anos luz.

Fora um caso extremamente raro o fenômeno começou em um buraco negro em repouso, que não estava atraindo matéria.

  

OS DEMAIS ELEMENTOS

O NÚCLEO ESTELAR

Nucleossíntese estelar

Todos os átomos e conseqüentemente toda a matéria que existe, já esteve no núcleo quente de uma estrela. Estrelas como o sol durante toda a sua vida na seqüência principal ira transformar seu estoque de hidrogênio em hélio durante aproximadamente 10 bilhões de anos a uma temperatura de 15 milhões de graus ºC. Quando seu estoque de hidrogênio se torna pouco para sustentar sua massa ele tende a se contrair e devido a este ato sua temperatura interna aumenta tanto que começa a converter hélio em carbono. Com o núcleo agora a 180 milhões de graus ºC, a estrela começa a expandir suas camadas externas aumentando consideravelmente de tamanho, no caso do Sol possivelmente chegara a um diâmetro de 150 milhões de km de diâmetro.

 Esta expansão toda faz com que a temperatura superficial da estrela diminua para aproximadamente 3000ºC. Este novo processo que a estrela sofre, tem uma vida muito curta se comparada à seqüência principal, durando aproximadamente 100 milhões de anos.

Estrela expelindo suas camadas externas.

A estrela como o nosso Sol não tem massa suficiente para iniciar a fusão do carbono e começa a se compactar, neste entretempo da compactação aos poucos suas camadas externas são expelidas pelas convulsões do núcleo da estrela moribunda que por fim cria às nebulosas planetárias, que estão presas a estrela por um fio apenas de gravidade.

 Ricas em hidrogênio e hélio que ainda compunham as camadas da cebola cósmica que se tornara as estrelas semelhantes ao Sol, formam um anel de matéria ao redor da estrela anã.

Os elementos formados por estrela do tipo do Sol não seria suficiente para formar a maior parte do que conhecemos, para isto precisamos de estrelas mais maciças.

Já temos carbono, Hélio e Hidrogênio, para isso precisamos de mais massa e calor.

 

Micro quasar

“Embora este buraco negro tenha apenas algumas massas solares, trata-se de uma verdadeira versão em miniatura dos mais poderosos quasares e rádio-galáxias, os quais contêm buracos negros com massas de alguns milhões de vezes a massa do Sol.” Manfred Pakull.

Um micro-quasar é um buraco negro estelar que pertence a um sistema binário, ou seja, uma estrela companheira que o circunda. Possivelmente a estrela tenha sido capturada pela gravidade do buraco negro, pois se fosse pré existente, não teria sobrevivido a explosão que o originou. Nesta concepção artística acima repare nos jatos colimados ejetados a partir dos pólos do Buraco Negro em rotação.

Astrônomos combinaram observações a partir do VLT (Very Large Telescope) do ESO e do observatório espacial de raios-X Chandra da NASA e descobriram o mais poderoso par de jatos de matéria já vistos em um buraco negro de dimensão estelar. Este micro quasar ejeta um par de potentes feixes de partículas que insuflam uma enorme bolha cósmica, com 1.000 anos-luz de extensão. Este jato de energia é duas vezes maior e dezenas de vezes mais poderosas que outros já observados em micro-quasares.

INFLUÊNCIA DA MATÉRIA ESTELAR

Na física clássica, o espaço teria três dimensões como altura, largura e profundidade espaço pelas leis da relatividade de Einstein não e plano, mas curvo devido as distorções causadas pela massa.  Sendo assim a luz bem como outras formas de ondas não trafegam em linha reta, mas em um ziguezague cósmico indo de um lado para outro sendo atraída pela força gravitacional de astros no decorrer do percurso. Isto se confirmou através de diversos casos como, por exemplo, a passagem de uma estrela próxima do nosso campo de visão de um Quasar.

Não que a estrela interferisse com o quasar, o que seria impossível, devido a distância literalmente astronômica entre ambos, mas da ação gravitacional da massa da estrela no feixe de luz deste. Ao passar na frente deste objeto estelar a sai luz não sai somente de sua posição atual, com a que já estamos acostumados, como termina por ser duplicada, como se fosse dois Quasares e não somente um.

Outro exemplo são os feixes de luz possivelmente alterados pela gravidade monstruosa de um buraco negro. A estrela de massa infinita faz com que fique fora de posição a imagem das estrelas que passam perto do objeto, distorcendo a imagem dos objetos.

A quarta dimensão

Como até a luz sofre distorções de trajetória devido à ação gravitacional de corpos muito densos, é demonstrada como a gravidade interage de forma mais expressiva que a conhecida habitualmente, a esta ação que altera a percepção e a noção de tempo, chamamos de quarta dimensão. A atração gravitacional, ou a proximidade de um corpo muito maciço pode fazer com que o tempo ou a percepção deste seja alterado.

Em um objeto na ação gravitacional da terra o tempo passaria bem mais rápido que na zona de ação gravitacional do Sol, resumindo, quanto mais forte a ação da gravidade, mais lenta o tempo a sua volta.

 ONDAS GRAVITACIONAIS

Uma onda gravitacional pode alterar o plano do espaço em nossa direção, causando um tremor cósmico que interage com a matéria em seu caminho, como se este fosse um tapete de borracha ao qual demos uma mexida, assim movimentando os objetos em sua superfície. Para poder alterar o tecido espacial não basta somente pequenos corpos de pouca massa, mas objetos de grande massa não necessariamente pelo seu tamanho, mas a quantidade de matéria concentrada.

Abaixo as forma das ondas mais importantes que os astros podem mexer com o tecido do espaço tempo.

Em Abril de 2019 foi finalmente divulgada a primeira imagem de um buraco negro.
Mais de 100 anos após nosso amado  e respeitado bigodudo autista Albert Einstein ter previsto teoricamente sua existência, finalmente comprovamos os acertos do físico Alemão.


A foto foi divulgada pela Comissão Europeia, através de descoberta do telescópio Event Horizon, em uma colaboração entre mais de 200 pesquisadores. Oito telescópios foram interligados para que o feito fosse realizado.
Até então, buracos negros sempre foram retratados em desenhos conceituais ou animações,
O buraco negro fotografado foi encontrado no centro da galáxia batizada de Messier 87, ou M87, região a 53 milhões de anos-luz da Terra.
Emite uma luz avermelhada, na verdade, que nada mais é do que a deformação realizada  pelo buraco negro e ondas de luz que não foram sugadas pelo interior, estas formando este anel luminoso derredor do objeto supermassivo.
Estima-se que possua uma massa 6,5 bilhões de vezes superior ao Sol do nosso sistema solar e 40 bilhões de quilômetros de diâmetro, algo em torno de  3 milhões de vezes o tamanho da Terra.