3932: Objecto-mistério. Cientistas podem ter descoberto a mais pesada estrela de neutrões (ou o mais leve buraco negro)

CIÊNCIA/ASTROFÍSICA

N. Fischer, S. Ossokine, H. Pfeiffer, A. Buonanno (Max Planck Institute for Gravitational Physics), Simulating eXtreme Spacetimes (SXS) Collaboration

Uma equipa de astrofísicos dos observatórios de ondas gravitacionais LIGO e Virgo detectaram um objecto-mistério: pode ser a mais pesada estrela de neutrões ou o mais leve buraco negro já encontrado.

A maioria das super-novas, quando explodem, deixa para trás um buraco negro ou produz uma estrela de neutrões. Essa dualidade depende da massa original da estrela e é vista na população de objectos que produz.

A estrela de neutrões mais pesada não passa de 2,5 vezes a massa do Sol. O buraco negro mais leve observado é cinco vezes a nossa estrela. No meio dessa faixa está a chamada “diferença de massa”, que intriga os cientistas há décadas.

Agora, pesquisadores dos observatórios de ondas gravitacionais LIGO e Virgo anunciaram que encontraram um objecto com uma massa intermediária.

O objecto-mistério foi estimado em 2,6 massas solares e fez parte de uma colisão detectada em 14 de Agosto de 2019 (GW190814) com um buraco negro 23 vezes a massa do Sol.

Este evento é recorde por duas razões: é a emissão de ondas gravitacionais com a razão de massa mais extrema (9:1), e o próprio objecto é a estrela de neutrões mais pesada conhecida ou o mais leve buraco negro já detectado.

“É um desafio para os modelos teóricos actuais formar pares de objectos compactos mesclados com uma proporção de massa tão grande na qual o parceiro de baixa massa reside na diferença de massa. Essa descoberta implica que estes eventos ocorrem com muito mais frequência do que o previsto, tornando-o um objecto de baixa massa realmente intrigante”, disse o co-autor Vicky Kalogera, professor da Northwestern University, em comunicado.

“O objecto misterioso pode ser uma estrela de neutrões a fundir-se com um buraco negro, uma possibilidade emocionante esperada teoricamente, mas ainda não confirmada observacionalmente. No entanto, 2,6 vezes a massa do nosso Sol excede as previsões modernas para a massa máxima de estrelas de neutrões e pode ser o buraco negro mais leve já detectado”.

Após a detecção do LIGO e do Virgo, um alerta foi enviado à comunidade astronómica. Dezenas de telescópios no solo e no Espaço procuraram o evento, mas não foi detectado nenhum evento transitório. Até agora, apenas um evento foi confirmado com telescópios ópticos, a primeira colisão de estrelas de neutrões GW170817, que criou um objecto que se encontrava no limite da diferença de massa. Este novo evento foi seis vezes maior do que o GW170817, tornando muito mais difícil encontrá-lo.

“Este é o primeiro vislumbre do que poderia ser uma população totalmente nova de objectos binários compactos”, disse Charlie Hoy, membro da LIGO Scientific Collaboration e estudante de pós-graduação na Cardiff University. “O que é realmente emocionante é que isto é apenas o começo. À medida que os detectores se tornam cada vez mais sensíveis, observaremos ainda mais estes sinais e conseguiremos identificar as populações de estrelas de neutrões e buracos negros no universo”.

A verdadeira natureza do objecto permanecerá ambígua, mas espera-se que descobertas de eventos semelhantes forneçam algum conhecimento retroactivo sobre este.

Este estudo foi publicado este mês na revista científica The Astrophysical Journal Letters.

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29 Junho, 2020

 

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3923: Teoria de 50 anos comprovada. Alienígenas podem estar a aproveitar buracos negros para obter energia

CIÊNCIA/ASTROFÍSICA

Goddard NASA

Uma equipa de cientistas da Universidade de Glasgow, na Escócia, demonstrou que a teoria proposta há meio século pelo físico Roger Penrose é, de facto, viável.

Há 50 anos, começou por ser uma especulação sobre como é que uma civilização alienígena poderia usar um buraco negro para produzir energia. Agora, foi finalmente comprovada em laboratório por uma equipa de cientistas da Universidade de Glasgow, na Escócia.

Em 1969, o físico britânico Roger Penrose sugeriu que poderia ser possível explorar um buraco negro ao ponto de este gerar energia. Para isso, seria preciso colocar um objecto dentro da ergosfera, a camada externa do horizonte de eventos do buraco negro.

Nesta região, o objecto iria adquirir uma energia negativa e seria forçado a dividir-se em dois, sendo que uma metade seria engolida pelo corpo celeste e a outra recuperada. O objecto engolido seria perdido para sempre, enquanto que a metade recuperada ganharia o dobro da energia, extraída da rotação do buraco negro.

A escala de dificuldade deste desafio é tão grande que Penrose sugeriu que só uma civilização muito avançada, talvez alienígena, estaria à altura desta tarefa.

Dois anos depois, o físico soviético Yakov Zel’dovich sugeriu que a teoria poderia ser testada com uma experiência terrestre, mostrando, assim, que é mesmo possível realizar a tal transferência de energia.

O especialista propôs que as ondas de luz torcidas, ao atingir a superfície de um cilindro de metal em rotação a uma determinada velocidade, seriam reflectidas com energia extra, extraída da rotação do cilindro, graças a uma peculiaridade do Efeito Doppler.

No entanto, para esta experiência resultar, o cilindro teria de girar, pelo menos, mil milhões de vezes por segundo – um verdadeiro desafio para a tecnologia daquela época.

Agora, 50 depois, a equipa de Glasgow conseguiu finalmente demonstrar a teoria com uma experiência laboratorial, usando ondas de som em vez de luz.

Segundo o New Atlas, os cientistas construíram um sistema de pequenas caixas de som que criam uma “torção” nas ondas. Estas, depois, são direccionadas para um absorvedor de som rotativo, na forma de um disco de espuma. Um conjunto de microfones atrás do disco capta o som das caixas, aumentando constantemente a velocidade de rotação.

Se a teoria de Penrose e Zel’dovich estivesse correcta, os cientistas observariam uma alteração na frequência e amplitude das ondas de som à medida que viajassem pelo disco, causada pelo Efeito Doppler. E foi exactamente o que aconteceu.

Marion Cromb, principal autora do artigo publicado na Nature Physics no dia 22 de Junho, explicou que o Efeito Doppler é bem conhecido: trata-se do fenómeno que ocorre quando uma sirene de ambulância parece mais à medida que se aproxima do ouvinte.

“O Efeito Doppler rotacional é semelhante, mas limitado a um espaço circular. As ondas sonoras distorcidas mudam de tom quando medidas do ponto de vista da superfície rotativa. Se a superfície gira suficientemente rápido, a frequência do som pode fazer algo muito estranho – pode ir de uma frequência positiva para uma negativa e, ao fazê-lo, rouba energia da rotação”, disse.

Nesta experiência, à medida que a velocidade do disco aumenta, o tom do som nas caixas diminui até ficar inaudível. Depois, aumenta novamente, até atingir e ultrapassar o tom anterior, com uma amplitude até 30% maior do que o som original.

“Estas ondas de frequência negativa são capazes de absorver parte da energia do disco giratório de espuma, tornando-se mais altas no processo – exactamente como Zel’dovich propôs em 1971”, concluiu Cromb.

Neste momento, num mundo desconhecido, um alienígena pode estar a realizar o mesmo processo com um buraco negro, para ligar uma televisão ou carregar o seu smartphone.

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27 Junho, 2020

 

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3910: Astrónomos descobrem “mistério rodopiante” em torno de um buraco negro próximo

CIÊNCIA/ASTRONOMIA

Robin Dienel / Carnegie Institution for Science

Uma equipa de astrofísicos pode, finalmente, ter descoberto a rapidez com que um buraco negro próximo gira. Esta descoberta pode significar que os cientistas estão mais perto do que nunca de descobrir tudo o que há para saber sobre uma determinada classe destes gigantes escuros.

A grande maioria dos físicos acredita que os buracos negros são idênticos, excepto em três características: massa, carga e rotação. Em teoria, um buraco negro pode ser carregado positiva ou negativamente, dependendo se é composto por electrões ou protões, mas, no mundo real, os buracos negros têm uma carga líquida nula.

Agora, uma equipa de cientistas conseguiu fazer uma boa medição da rotação deste buraco negro. Para medir o giro, os astrónomos concentraram-se nas nuvens rodopiantes de matéria do lado de fora do horizonte de eventos do buraco negro, que são arrastadas pela rotação da singularidade.

Ao determinar a rapidez com que a matéria se movem, os cientistas conseguem estimar o momento angular – ou rotação – da própria singularidade, explica o Live Science.

O buraco negro 4U1543-4 orbita uma estrela a cerca de 24.700 anos-luz da Terra e, com 9,4 vezes a massa do Sol, não é um buraco negro super-massivo. Acontece que, a esta distância, as nuvens de gás não são visíveis.

Por esse motivo, a equipa decidiu medir o brilho dos raios X produzidos nas proximidades do horizonte de eventos, à medida que o turbilhão de poeira e gás ao redor do horizonte acelera a velocidades extremas. O brilho revelou a rapidez com que o gás e a poeira se movem, o que por sua vez forneceu informações sobre o próprio buraco negro.

Os astrónomos descrevem a taxa de rotação de um buraco negro com números entre -1 e 1. Um buraco negro que não gira de maneira alguma tem o spin 0 a *, e os buracos negros também têm velocidades máximas de rotação, que atingem o topo quando se aproximam de 1 a * ou -1 a *.

De acordo com o artigo científico, publicado na Monthly Notices da Royal Astronomical Society, este buraco negro tem uma rotação de 0,67.

Existem amplas margens de erro, que podem chegar a 0,82 ou descer até 0,59. No entanto, independentemente disso, a taxa de rotação é “moderada” para um buraco negro com esta massa.

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25 Junho, 2020

 

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3853: Weirdly-shaped wormholes might work better than spherical ones

Otherwise, they’d be ferociously unstable.

(Image: © Shutterstock)

Wormholes, or tunnels in the fabric of space-time, are ferociously unstable. As soon as even a single photon slips down the tunnel, the wormhole closes in a flash.

But what if the problem was that our imagined wormholes weren’t quite weird enough?

A new study suggests that the secret to a stable wormhole is making them funny looking. By shaping the wormhole so that it’s not a perfect sphere, we might be able to hold that tunnel open for long enough to travel through. The only catch is that said wormhole would have to be incomprehensibly tiny.

Down the hatch

Wormholes, if they exist, would allow you to travel from Point A to some extremely distant Point B without bothering with all the arduous traveling from Point A to Point B. They’re a shortcut. A cheat-code to the universe. See a star millions of light-years away? You could reach it in just a few minutes, if you had a wormhole linking you to that star.

No wonder it’s a staple of science fiction.

But wormholes aren’t just figments of our imagination designed to cut out all the boring parts of interstellar travel (which is most of it). They are born from the mathematics of Einstein’s general theory of relativity, our modern understanding of how gravity works. In that language, matter and energy bend and warp the fabric of space-time. In response, the bending and warping of space-time informs matter how to move.

Related: 8 ways you can see Einstein’s theory of relativity in real life

So when it comes to wormholes, you simply need to ask yourself: Is it possible to bend space-time in such a contorted way that it folds over on itself, forming a short-distance tunnel between two otherwise distant points?

The answer, discovered in the 1970’s, is a surprising yes. Wormholes are entirely possible and allowed within the framework of general relativity.

One catch: They tend to fall apart, immediately after they form.

The keys to stability

Wormholes are so unstable because, in essence, they consist of two black holes touching each other, connected at their singularities to form a tunnel.

But singularities are bad news: They are points of infinite densities. And they are surrounded by regions known as the event horizon, one-way barriers in the cosmos. If you cross a black hole’s event horizon, you’ll never escape.

In order to overcome this problem, the entrance to a wormhole must be outside of the event horizon. This way you can traverse the wormhole without plunging through an event horizon and never escaping.

But as soon as you enter such a wormhole, there’s simply too much mass hanging around, and the gravity of your presence distorts the wormhole tunnel, causing it to collapse in on itself, snapping shut like an overstretched rubber band, leaving behind two solitary black holes separated in space (and presumably bits of your corpse scattered across the observable universe).

Related: What if you fell into a black hole?

It turns out that there is a way to keep the wormhole entrance away from the event horizon and keep it stable enough for you to travel through. One catch: The solution requires the presence of a material with negative mass. Negative mass is just like normal mass, but with a minus sign. And if you collected enough negative mass together in a single spot, you could use it to hold open a wormhole.

But as far as we know, matter with negative mass doesn’t exist. We have no evidence for it, and if it did exist it would violate a lot of laws of the universe, like inertia and the conservation of momentum. For example, if you kicked a negative-mass ball, it would fly backward. If you put a negative-mass object next to a positive-mass object, instead of attracting, they would repel each other, instantly accelerating away from each other to infinity.

Since negative mass appears to be a no-go in the cosmos, at first glance it looks like wormholes are unlikely to exist in the universe as well.

A quantum of solace

But that story of wormholes relies on the mathematics of general relativity, which is, like I said, our current understanding of how gravity works.

That is, our current, incomplete understanding of how gravity works.

We know that general relativity doesn’t describe all the gravitational interactions in the universe, because it falls apart when gravity becomes very strong over small scales (like, say, the singularities inside of black holes). To solve those situations, we need to turn to a quantum theory of gravity, which would meld our understanding of the world of subatomic particles with our larger-scale understanding of gravity. And that, we don’t have, since every time we try to piece one together it falls apart into nonsense.

But still, we have some clues about how quantum gravity might work, and the more we learn, the more we can understand about the potential feasibility of wormholes. It could be that a new-and-improved understanding of gravity would reveal that you don’t need negative-mass matter at all, and that stable, traversable wormholes are A-OK.

A pair of theorists at Tehran University in Iran published a new investigation of wormholes to the preprint database arXiv. They applied some techniques that allowed them to study how quantum mechanics might alter the standard general relativity picture. They found that traversable wormholes might be allowed without negative-mass matter, but only if the entrances were stretched a little bit from pure spheres.

While the results are interesting, there is one catch. These hypothetical traversable wormholes are tiny. As in, extremely tiny. The wormholes would be at most 30% larger than the Planck length, or 1.61 x 10^minus 35 meters. And that means the traveler can’t be any bigger than that.

Oh, and the wormhole traveler has to be blazing along at nearly the speed of light.

While limited, the new research does open a tiny crack in the feasibility of wormholes that could be opened with further work. And then maybe TV show writers won’t have to gloss over any technicalities anymore.

Paul M. Sutter is an astrophysicist at SUNY Stony Brook and the Flatiron Institute, host of Ask a Spaceman and Space Radio, and author of Your Place in the Universe.

Originally published on Live Science.
y Paul Sutter – Astrophysicist
16/06/2020

 

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3806: Buracos negros podem ser como hologramas

CIÊNCIA/ASTRONOMIA/FÍSICA

EHT Collaboration
A primeira fotografia de um buraco negro

Um novo estudo sugere que os buracos negros podem ser como hologramas, sendo que produzem uma imagem tridimensional, embora estejam numa superfície bidimensional.

Buraco negro é uma região do espaço-tempo em que o campo gravitacional é tão intenso que nada — nenhuma partícula ou radiação electromagnética como a luz — pode escapar dela. Um novo estudo sugere que os buracos negros podem ser como hologramas, nos quais todas as informações para produzir uma imagem tridimensional são codificadas numa superfície bidimensional.

Os investigadores chegaram a esta conclusão baseando-se no chamado princípio holográfico. Esta conjectura afirma que toda a informação contida num volume de espaço pode ser representada por uma teoria que reside na fronteira daquela região. Os resultados foram publicados, em maio, na revista científica Physical Review X.

“Este princípio revolucionário e um tanto contra-intuitivo propõe que o comportamento da gravidade numa determinada região do espaço possa ser alternativamente descrito em termos de um sistema diferente, que vive apenas ao longo da borda da região e, portanto, numa dimensão a menos”, lê-se no estudo.

“E, mais importante, nesta descrição alternativa (chamada holográfica), a gravidade não aparece explicitamente. Por outras palavras, o princípio holográfico permite-nos descrever a gravidade usando uma linguagem que não contém gravidade, evitando assim o atrito com a mecânica quântica”, explicam os cientistas, citado pelo Tech Explorist.

A equipa de investigadores aplicou o princípio holográfico aos buracos negros. Considerando que os buracos negros têm uma alta entropia, podemos descrevê-los tal como um holograma: têm duas dimensões, nas quais a gravidade desaparece. No entanto, reproduzem um objecto em três dimensões.

“Este estudo é apenas o primeiro passo para uma compreensão mais profunda destes corpos cósmicos e das propriedades que os caracterizam quando a mecânica quântica cruza com a relatividade geral”, concluem os investigadores Francesco Benini e Paolo Milan.

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7 Junho, 2020

 

 

3794: Cientistas capturaram em vídeo explosão de um enorme buraco negro

CIÊNCIA/ASTRONOMIA

 

 

Este vídeo teve de ser obtido através de uma captura de écran dado que não existiu endereço url para inserir.

Uma equipa de astrónomos capturou o momento exacto em que um buraco negro lança material quente para o Espaço à velocidade da luz.

O telescópio espacial de raios-X Chandra captou a explosão de um buraco negro. O corpo celeste cuspiu material incandescente para o Espaço e a sua forte gravidade arrastou a sua estrela companheira para um disco emissor de raios-X ao seu redor.

No vídeo captado pelos cientistas da NASA, parte do gás quente no disco cruza o “horizonte de eventos” – o ponto de não retorno -, e é consumida pelo buraco negro. A outra parte do gás é ejectada desde o seu interior em direcções opostas, ao longo das linhas do campo magnético.

De acordo com a equipa, os jactos estão a desacelerar à medida que se afastam do buraco negro. A maior parte da energia dos jactos não é convertida em radiação, mas sim libertada quando as partículas interagem com o material circundante. Estas interacções podem ser a causa da desaceleração dos jactos.

Segundo a Sputnik, as novas imagens do comportamento deste buraco negro são baseadas em quatro observações obtidas com o Chandra em Novembro de 2018 e Fevereiro, maio e Junho de 2019.O artigo científico com os resultados foi publicado recentemente no The Astrophysical Journal Letters.

Os astrónomos estimam que a massa ejectada do buraco negro corresponda a cerca de 500 milhões de vezes a massa do Empire State Building, um arranha-céus de 102 andares no centro de Manhattan, em Nova Iorque.

Até hoje, só foram observados em raios-X dois outros exemplos deste tipo de ejecções de alta velocidade a partir de buracos negros de massa estelar.

O buraco negro e sua a estrela companheira formam um sistema chamado MAXI J1820+070, localizado a cerca de 10.000 anos-luz da Terra. A massa do buraco negro é cerca de oito vezes a do Sol, enquanto que a estrela tem quase metade da massa da nossa estrela.

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5 Junho, 2020

 

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3789: Flash intenso do buraco negro da Via Láctea iluminou gás bem para lá da nossa Galáxia

CIÊNCIA/ASTRONOMIA

Ilustração de um enorme surto da vizinhança do buraco negro central da Via Láctea que enviou cones de intensa radiação ultravioleta acima e abaixo do plano da Galáxia e para o espaço. O cone de radiação expelido do pólo sul da Via Láctea iluminou uma estrutura massiva de gás em forma de fita chamada Corrente de Magalhães. Este vasto comboio de gás acompanha as duas mais famosas galáxias satélites da Via Láctea: a Grande Nuvem de Magalhães e a sua companheira, a Pequena Nuvem de Magalhães. Os astrónomos estudaram linhas de visão a quasares bem para lá da Corrente de Magalhães e por trás de outra característica conhecida como Braço Principal, um “braço” gasoso e esfarrapado que precede a GNM e a PNM na sua órbita em torno da Via Láctea. Ao contrário da Corrente de Magalhães, o Braço Principal não mostrou evidências de ter sido iluminado pelo surto. O mesmo evento que provocou o surto de radiação também “arrotou” o plasma quente que agora está a elevar-se a cerca de 30.000 anos-luz acima e abaixo do plano da nossa Galáxia. Estas bolhas, visíveis apenas em raios-gama e com uma massa equivalente a milhões de sóis, são chamadas Bolhas de Fermi. Pensava-se que as Bolhas de Fermi e a Corrente de Magalhães eram separadas e que não tinham relação uma com a outra, mas agora parece que o mesmo flash poderoso do buraco negro central da nossa Galáxia desempenhou um papel em ambas.
Crédito: NASA, ESA e L. Hustak (STScI)

Há cerca de 3,5 milhões de anos, o buraco negro super-massivo no centro da nossa Via Láctea libertou uma enorme explosão de energia. Os nossos antepassados primitivos, que já percorriam as planícies africanas, provavelmente teriam testemunhado este surto como um brilho fantasmagórico bem alto na direcção da constelação de Sagitário. Pode ter persistido durante um milhão de anos.

Agora, eras depois, os astrónomos estão a usar as capacidades únicas do Telescópio Espacial Hubble da NASA para descobrir ainda mais pistas sobre esta explosão cataclísmica. Olhando para os arredores da nossa Galáxia, descobriram que o “holofote” do buraco negro chegou tão longe no espaço que iluminou um vasto comboio de gás que segue as duas proeminentes galáxias satélites da Via Láctea: a Grande Nuvem de Magalhães (GNM) e a sua companheira, a Pequena Nuvem de Magalhães (PNM).

O surto do buraco negro foi provavelmente provocado por uma grande nuvem de hidrogénio com até 100.000 vezes a massa do Sol caindo sobre o disco de material que rodopia perto do buraco negro central. A explosão resultante enviou cones de intensa radiação ultravioleta acima e abaixo do plano da Galáxia e para as profundezas do espaço.

O cone de radiação que explodiu do pólo sul da Via Láctea iluminou uma enorme estrutura gasosa em forma de fita chamada Corrente de Magalhães. O flash iluminou uma parte do fluxo, ionizando o seu hidrogénio (o suficiente para produzir 100 milhões de sóis) ao remover os átomos dos seus electrões.

“O flash foi tão poderoso que iluminou o fluxo como uma árvore de Natal – foi um evento cataclísmico!” disse o investigador principal Andrew Fox do STScI (Space Telescope Science Institute) em Baltimore. “Isto mostra-nos que diferentes regiões da Galáxia estão ligadas – o que acontece no Centro Galáctico faz diferença no que acontece na Corrente de Magalhães. Estamos a aprender mais sobre como o buraco negro afeta a Galáxia e o seu ambiente.”

A equipa de Fox usou as capacidades ultravioletas do Hubble para examinar o fluxo usando quasares de fundo – os núcleos brilhantes de galáxias ativas e distantes – como fontes de luz. O instrumento COS (Cosmic Origins Spectrograph) do Hubble pode ver as impressões digitais dos átomos ionizados na luz ultravioleta dos quasares. Os astrónomos estudaram as linhas de visão de 21 quasares bem para lá da Corrente de Magalhães e 10 por trás de outro elemento chamado Braço Principal, um “braço” gasoso e esfarrapado que precede a GNM e a PNM na sua órbita em torno da Via Láctea.

“Quando a luz do quasar passa pelo gás em que estamos interessados, parte da luz em comprimentos de onda específicos é absorvida pelos átomos na nuvem,” disse Elain Frazer, do STScI, que analisou as linhas de visão e descobriu novas tendências nos dados. “Quando observamos o espectro de luz quasar em comprimentos de onda específicos, vemos evidências de absorção de luz que não veríamos se a luz não tivesse passado pela nuvem. A partir disto, podemos tirar conclusões sobre o próprio gás.”

A equipa encontrou evidências de que os iões haviam sido criados na Corrente de Magalhães por um flash energético. A explosão foi tão poderosa que iluminou a corrente, embora esta estrutura esteja a cerca de 200.000 anos-luz do Centro Galáctico.

Ao contrário da Corrente de Magalhães, o Braço Principal não mostrou evidências de ter sido iluminado pelo surto. Isto faz sentido, porque o Braço Principal não está situado logo abaixo do pólo galáctico sul, de modo que não foi banhado pela radiação da explosão.

O mesmo evento que provocou o surto de radiação também “arrotou” o plasma quente que agora está a elevar-se a cerca de 30.000 anos-luz acima e abaixo do plano da nossa Galáxia. Estas bolhas invisíveis, com uma massa equivalente a milhões de sóis, são chamadas Bolhas de Fermi. O seu brilho energético de raios-gama foi descoberto em 2010 pelo Telescópio de Raios-gama Fermi da NASA. Em 2015, Fox usou a espectroscopia ultravioleta do Hubble para medir a velocidade de expansão e a composição dos lóbulos em crescimento.

Agora, a sua equipa conseguiu estender o alcance do Hubble para lá das bolhas. “Sempre pensámos que as Bolhas de Fermi e a Corrente de Magalhães eram separadas, que não tinham relação e que faziam as suas próprias coisas em diferentes partes do halo da Galáxia” disse Fox. “Vemos agora que o mesmo flash poderoso do buraco negro central da nossa Galáxia desempenhou um papel importante em ambas.”

Esta investigação só foi possível devido à capacidade ultravioleta única do Hubble. Devido aos efeitos de filtragem da atmosfera da Terra, a luz ultravioleta não pode ser estudada a partir do solo. “É uma região muito rica do espectro electromagnético – existem muitas características que podem ser medidas no ultravioleta,” explicou Fox. “Se trabalhamos com o visível e com o infravermelho, não as podemos ver. É por isso que precisamos de ir para o espaço para o fazer. Para este tipo de trabalho, o Hubble é único.”

Os achados, que serão publicados na revista The Astrophysical Journal, foram apresentados durante uma conferência de imprensa dia 2 de Junho na 236.ª reunião da Sociedade Astronómica Americana, que este ano se realizou online.

Astronomia On-line
5 de Junho de 2020

 

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MAXI J1820+070: surto de buraco negro “apanhado” em vídeo

CIÊNCIA/ASTRONOMIA

Imagem no visível e no infravermelho, de campo largo, em torno da posição de MAXI J1820+070 no céu (assinalado pela cruz).
Crédito: raios-X – NASA/CXC/Universidade de Paris/M. Espinasse et al.; ótico/IR: PanSTARRS

Os astrónomos encontraram um buraco negro a lançar material quente para o espaço quase à velocidade da luz. Este surto foi capturado numa nova animação do Observatório de raios-X Chandra da NASA.

O buraco negro e a sua estrela companheira compõem o sistema chamado MAXI J1820+070, localizado na nossa Galáxia a cerca de 10.000 anos-luz da Terra. O buraco negro no sistema MAXI J1820+070 tem uma massa de aproximadamente 8 vezes a do Sol, identificando-o como um buraco negro de massa estelar, formado pela destruição de uma estrela massiva (isto em contraste com os buracos negros super-massivos que contêm milhões ou milhares de milhões de vezes a massa do Sol).

A estrela companheira que orbita o buraco negro tem cerca de metade da massa do Sol. A forte gravidade do buraco negro puxa material da estrela companheira para um disco que emite raios-X situado em torno de si próprio.

Enquanto parte do gás quente no disco cruza o “horizonte de eventos” (o ponto de não retorno) e cai no buraco negro, parte é expelida para longe do buraco negro num par de feixes curtos de material, ou jactos. Estes jactos estão apontados em direcções opostas, lançados de fora do horizonte de eventos ao longo das linhas do campo magnético. As novas imagens do comportamento deste buraco negro são baseadas em quatro observações obtidas com o Chandra em Novembro de 2018 e Fevereiro, Maio e Junho de 2019, e foram relatadas num artigo liderado por Mathilde Espinasse da Universidade de Paris.

O painel principal da imagem acima é uma imagem óptica e infravermelha de campo largo da Via Láctea pelo telescópio óptico PanSTARRS no Hawaii, com a posição de MAXI J1820+070 acima do plano da Galáxia assinalada por uma cruz. A inserção mostra uma animação que percorre as quatro observações do Chandra, em que o “dia 0” corresponde à primeira observação de 13 de Novembro de 2018, cerca de quatro meses depois do lançamento do jacto. MAXI J1820+070 é a brilhante fonte de raios-X no meio da imagem e as fontes de raios-X podem ser vistas a afastarem-se do buraco negro em jactos para norte e sul. MAXI J1820+070 é uma fonte pontual de raios-X, embora pareça ser muito maior do que um ponto porque é bastante mais brilhante do que as fontes de jacto. O jacto sul é demasiado fraco para ser detectado nas observações de maio e Junho de 2019.

Qual é a velocidade a que os jactos de material se afastam do buraco negro? Do ponto de vista da Terra, parece que o jacto norte está a mover-se a 60% da velocidade da luz, enquanto o jacto sul está a viajar a 160% da velocidade luz, o que parece impossível!

Este é um exemplo de movimento superluminal, um fenómeno que ocorre quando algo viaja na nossa direcção perto da velocidade da luz, ao longo de uma direção próxima da nossa linha de visão. Isto significa que o objecto viaja quase tão depressa na nossa direcção quanto a luz que gera, dando a ilusão de que o movimento do jacto é mais rápido do que a velocidade da luz. No caso de MAXI J1820+070, o jacto sul está a apontar na nossa direcção e o jacto norte está a apontar para longe de nós, de modo que o jacto sul parece estar a mover-se mais depressa do que o jacto norte. A velocidade real das partículas nos dois jactos é superior a 80% da velocidade da luz.

Apenas dois outros exemplos de expulsões de alta velocidade foram observados em raios-X oriundos de buracos negros de massa estelar.

MAXI J1820+070 também foi observado no rádio por uma equipa liderada por Joe Bright, da Universidade de Oxford, que havia relatado anteriormente a detecção de movimento superluminal de fontes compactas baseado em apenas dados de rádio que se estendiam desde o lançamento dos jactos no dia 7 de Julho de 2018, até ao final de 2018.

Dado que as observações do Chandra aproximadamente duplicaram o tempo de acompanhamento dos jactos, uma análise combinada dos dados de rádio e dos novos dados do Chandra, por Espinasse e pela sua equipa, forneceu mais informações. Isto inclui evidências de que os jactos estão a desacelerar à medida que se afastam do buraco negro.

A maior parte da energia nos jactos não é convertida em radiação, mas é libertada quando as partículas nos jactos interagem com o material circundante. Estas interacções podem ser a causa da desaceleração dos jactos. Quando os jactos colidem com o material circundante no espaço interestelar, ocorrem ondas de choque – semelhantes às explosões sónicas provocadas por aeronaves supersónicas. Este processo gera energias maiores que as do LHC (Large Hadron Collider).

Os investigadores estimam que cerca de 200 mil biliões de quilogramas de material tenham sido expelidos pelo buraco negro nestes dois jactos lançados em Julho de 2018. Esta quantidade de massa é comparável à que podia ficar acumulada no disco em torno do buraco negro no espaço de algumas horas, e é equivalente a cerca de mil Cometas Halley.

Os estudos de MAXI J1820+070 e sistemas similares prometem ensinar-nos mais sobre os jactos produzidos por buracos negros de massa estelar e como libertam a sua energia quando interagem com o ambiente.

As observações rádio realizadas com o VLA (Karl G. Jansky Very Large Array) e com o MeerKAT também foram usadas para estudar os jactos de MAXI J1820+070.

O artigo que descreve estes resultados foi publicado na edição mais recente da revista The Astrophysical Journal Letters e está disponível online.

Astronomia On-line
2 de Junho de 2020

 

spacenews

 

3710: Nos enxames estelares, os buracos negros fundem-se com estrelas de neutrões, mas sem ninguém ver

CIÊNCIA/ASTRONOMIA

Fusões entre buracos negros e estrelas de neutrões, isto é, fusões sem a emissão de radiação electromagnética, têm lugar em ambientes estelares densos como no enxame globular NGC 3201, visto na imagem.
Crédito: ESO

As fusões entre buracos negros e estrelas de neutrões em enxames estelares densos são bastante diferentes daquelas que se formam em regiões isoladas, onde existem poucas estrelas. As suas características associadas podem ser cruciais para o estudo das ondas gravitacionais e da sua fonte. O Dr. Manuel Arca Sedda, do Instituto de Computação Astronómica da Universidade de Heidelberg, chegou a esta conclusão num estudo que utilizou simulações de computador. A investigação pode fornecer informações críticas sobre a fusão de dois objectos estelares massivos que os astrónomos observaram em 2019. Os achados foram publicados na revista Communications Physics.

As estrelas muito mais massivas do que o nosso Sol geralmente terminam as suas vidas como uma estrela de neutrões ou como um buraco negro. As estrelas de neutrões emitem pulsos regulares de radiação que permitem a sua detecção. Por exemplo, em Agosto de 2017, quando foi observada a primeira fusão de duas estrelas de neutrões, os cientistas de todo o mundo detectaram luz da explosão com os seus telescópios. Os buracos negros, por outro lado, geralmente permanecem ocultos porque a sua atracção gravitacional é tão forte que nem a luz pode escapar, tornando-os invisíveis aos detectores electromagnéticos.

Se dois buracos negros se fundirem, o evento pode ser invisível, mas, no entanto, é detectável graças a ondulações no espaço-tempo na forma das chamadas ondas gravitacionais. Certos detectores, como o LIGO (Laser Interferometer Gravitational Waves Observatory) nos EUA, são capazes de detectar essas ondas. A primeira observação bem-sucedida foi feita em 2015. O sinal foi criado pela fusão de dois buracos negros. Mas este evento pode não ser a única fonte de ondas gravitacionais, pois também podem surgir da fusão de duas estrelas de neutrões ou da fusão de um buraco negro com uma estrela de neutrões. De acordo com o Dr. Arca Sedda, descobrir as diferenças é um dos principais desafios na observação destes eventos.

No seu estudo, o investigador da Universidade de Heidelberg analisou a fusão de pares de buracos negros e estrelas de neutrões. Ele usou simulações detalhadas de computador para estudar as interacções entre um sistema composto por uma estrela e um objecto compacto, como um buraco negro, e um terceiro objecto massivo e deambulante necessário para uma fusão. Os resultados indicam que estas interacções de três corpos podem de facto contribuir para fusões de estrelas neutrões com buracos negros em regiões estelares densas como enxames globulares. “Pode ser definida uma família especial de fusões dinâmicas que é distintamente diferente de fusões em áreas isoladas,” explica Manuel Arca Sedda.

A fusão de um buraco negro com uma estrela de neutrões foi observada pela primeira vez com observatórios de ondas gravitacionais em Agosto de 2019. No entanto, observatórios ópticos de todo o mundo não conseguiram localizar a contraparte electromagnética na região da qual o sinal da onda gravitacional teve origem, sugerindo que o buraco negro devorou completamente a estrela de neutrões sem antes a destruir. Se confirmada, esta poderá ser a primeira fusão entre um buraco negro e uma estrela de neutrões detectada num ambiente estelar denso, conforme descrito pelo Dr. Arca Sedda.

Astronomia On-line
19 de Maio de 2020

 

spacenews

 

3709: Porque se formam nuvens perto de buracos negros

CIÊNCIA/ASTRONOMIA

Esta ilustração mostra um quasar, um tipo de núcleo galáctico activo, rodeado por uma forma parecida a um “donut” e aglomerados chamados “nuvens”. Estas nuvens começam pequenas mas podem crescer para medir mais de 1 parsec (3,3 anos-luz) de largura. Neste diagrama, as nuvens estão pelo menos a 1 parsec do “donut”.
Crédito: Ilustração por Nima Abkenar

Assim que saímos dos majestosos céus da Terra, a palavra “nuvem” deixa de significar aquela estrutura branca de aparência fofa que produz chuva. Em vez disso, as nuvens do Universo são áreas irregulares de maior densidade do que o ambiente em seu redor.

Os telescópios espaciais observaram estas nuvens cósmicas na vizinhança de buracos negros super-massivos, objectos misteriosos e densos dos quais nenhuma luz pode escapar, com massas equivalentes a mais de 100.000 sóis. Há um buraco negro super-massivo no centro de quase todas as galáxias, e é chamado de “núcleo galáctico activo” (NGA) se estiver a devorar muito gás e muita poeira nos seus arredores. O tipo mais brilhante de NGA é chamado “quasar”. Apesar do buraco negro propriamente dito não poder ser visto, a sua vizinhança brilha com intensidade à medida que a matéria se desfaz perto do seu horizonte de eventos, o ponto de não retorno.

Mas os buracos negros não são realmente como aspiradores de pó; não sugam tudo o que se aproxima demais. Enquanto algum material em redor de um buraco negro cai directamente, para nunca mais ser visto, parte do gás vizinho será arremessado para fora, criando uma concha que se expande durante milhares de anos. Isto porque a área perto do horizonte de eventos é extremamente energética; a radiação altamente energética de partículas em movimento veloz em redor do buraco negro pode ejectar uma quantidade significativa de gás para a vastidão do espaço.

Os cientistas esperariam que este fluxo gasoso fosse suave. Ao invés, é desajeitado, estendendo-se muito além de 1 parsec (3,3 anos-luz) do buraco negro. Cada nuvem começa pequena, mas pode expandir-se para ter mais de 1 parsec de largura – e pode até cobrir a distância entre a Terra e a estrela mais próxima do Sol, Proxima Centauri.

O astrofísico Daniel Proga da Universidade do Nevada, em Las Vegas, compara estes aglomerados com grupo de carros que aguardam numa rodovia com sinais de trânsito construídos para regular o fluxo de tráfego. “De vez em quando temos um monte de carros,” disse.

O que explica estes grupos no espaço profundo? Proga e colegas têm um novo modelo de computador que apresenta uma possível solução para este mistério, publicado na revista The Astrophysical Journal Letters, liderado pelo estudante de doutoramento Randall Dannen. Os cientistas mostram que o calor extremamente intenso, perto do buraco negro super-massivo, pode permitir que o gás flua para fora muito depressa, mas de uma maneira que também pode levar à formação de aglomerados. Se o gás acelerar muito rapidamente, não arrefecerá o suficiente para formar aglomerados. O modelo de computador leva estes factores em consideração e propõe um mecanismo para fazer o gás viajar para longe, mas também para se agrupar.

“Perto da orla externa da concha, há uma perturbação que torna a densidade do gás um pouco menor do que costumava ser,” disse Proga. “Isto faz com que este gás aqueça com muita eficiência. O gás frio, mais longe, está a ser retirado por essa perturbação.”

Este fenómeno é um pouco como a flutuabilidade que faz os balões de ar quente flutuarem. O ar aquecido dentro do balão é mais leve do que o ar mais frio do lado de fora, e essa diferença de densidade faz o balão subir.

“Este trabalho é importante porque os astrónomos sempre precisaram de colocar nuvens num determinado local e com uma certa velocidade para se ajustarem às observações que vemos nos NGAs,” disse Dannen. “Não costumavam preocupar-se com as especificidades de como as nuvens se formaram em primeiro lugar, e o nosso trabalho fornece uma potencial explicação para a formação destas nuvens.”

Este modelo olha apenas para a concha de gás, não para o disco de material que gira em torno do buraco negro e que o está a alimentar. O próximo passo dos investigadores é examinar se o fluxo de gás é originário do próprio disco. Estão também interessados em resolver o mistério de porque é que algumas nuvens se movem extremamente depressa, na ordem dos 10.000 quilómetros por segundo.

Astronomia On-line
19 de Maio de 2020

 

spacenews

 

3696: Afinal, o Planeta X pode ser um buraco negro (e uma frota de naves poderia encontrá-lo)

CIÊNCIA/ASTRONOMIA

Alain r / Wikimedia

Durante séculos, os astrónomos especularam que o Sistema Solar contém planetas não descobertos que orbitam nas distantes e escuras regiões do sistema. Às vezes, avistam os efeitos gravitacionais de corpos desconhecidos, forçando-os a procurar o culpado. Agora, querem encontrar o Planeta X que, afinal, pode não ser um planeta.

Há algum tempo que os astrónomos têm colhido evidências de que um enorme planeta deverá orbitar o Sol a uma distância de cerca de 500 unidades astronómicas ou 70 mil milhões de quilómetros.

A evidência vem das órbitas de corpos gelados no Cinturão de Kuiper além de Neptuno. Esses objectos parecem agrupar-se de formas que só podem ser explicadas se estiverem sendo “agrupadas” por algum objecto maciço.

Esse objecto, conhecido como Planeta X, deve ter entre cinco e 10 vezes a massa da Terra, mas está tão longe que é difícil vê-lo a partir da Terra, apesar das inúmeras investigações em andamento.

Porém, de acordo com a Discover Magazine, há outra razão que pode explicar por que o Planeta X é difícil de ver: porque não é um planeta.

Segundo os astrónomos, é possível que o misterioso Planeta X possa ser um buraco negro primordial deixado pelo Big Bang, mas capturado pelo Sol.

Embora entre cinco e dez vezes mais massivo que a Terra, esse buraco negro seria minúsculo – cerca de cinco centímetros de diâmetro. Consequentemente, é quase impossível detectá-lo com um telescópio. Há uma pequena possibilidade de que o buraco negro possa ser observado através da sua interacção com a matéria escura, mas não é garantido.

Assim, os astrónomos estão a tentar arranjar um forma de encontrá-lo. É aqui que surge a ideia de Ed Witten, físico do Institute for Advanced Study em Princeton. O investigador quer procurar as forças gravitacionais que esse buraco negro deve exercer sobre qualquer coisa que passe por perto. Por isso, propõe enviar uma frota de naves espaciais na sua direcção e, depois, procurar desvios inesperados na trajectória.

“Se um estudo mais aprofundado do Cinturão de Kuiper reforça o argumento da existência do Planeta X, mas a descoberta por meio de buscas telescópicas ou um sinal de aniquilação da matéria escura não se segue, uma busca directa por uma frota de naves espaciais em miniatura pode tornar-se atraente”, disse.

Witten não é o primeiro a imaginar o potencial da nano-nave espacial. Vários cientistas estudaram a ideia de usar poderosos laser terrestres para impulsionar naves espaciais em direcção às estrelas.

Afinal, o místico Planeta X pode não existir (mas ainda há esperança)

Uma nova investigação, realizada por astrónomos da Universidade da Pensilvânia, no Estados Unidos, questiona a existência do misterioso Planeta X,…

“Para procurar o Planeta X, gostaríamos de ter velocidades de naves espaciais de (pelo menos) centenas de quilómetros por segundo”, disse Witten, acrescentando que as velocidades permitiriam que a nave viajasse 500 UA numa escala de tempo de 10 anos.

A existência do Planeta X, que os cientistas acreditam ser gigante e gélido, foi prevista pela primeira vez no trabalho de Konstantin Batygin e Mike Brown em Janeiro de 2016. As suas propriedades físicas e químicas devem ser semelhantes às de Úrano e Neptuno e o misterioso mundo deverá ter um longo período de órbita: 15 mil anos.

Há cientistas que sustentam ainda que o “novo” membro do Sistema Solar possa ser também responsável pela inclinação incomum do Sol.

ZAP //

Por ZAP
16 Maio, 2020

 

spacenews

 

3655: Instrumento do ESO descobre o buraco negro mais próximo da Terra

CIÊNCIA/ASTRONOMIA

Esta imagem artística mostra as órbitas dos objectos no sistema estelar triplo HR 6819. Este sistema é composto por um binário interior com uma estrela (órbita a azul) e um buraco negro recentemente descoberto (órbita a vermelho), assim como por um terceiro objecto, outra estrela, numa órbita mais alargada (também a azul).
A equipa pensava originalmente que existiam apenas duas estrelas neste sistema. No entanto, quando analisaram as observações, os cientistas ficaram espantados ao revelar um terceiro objecto anteriormente desconhecido em HR 6819: um buraco negro, o mais próximo da Terra descoberto até à data. O buraco negro é invisível, mas torna a sua presença conhecida através da atracção gravitacional que exerce na órbita da estrela luminosa interior. Os objectos deste par interior têm aproximadamente a mesma massa e órbitas circulares.
As observações levadas a cabo com o espectrógrafo FEROS montado no telescópio MPG/ESO de 2,2 metros em La Silla mostraram que a estrela visível interior orbita o buraco negro a cada 40 dias, enquanto a segunda estrela se encontra a maior distância do par mais interior.
Crédito: ESO/L. Calçada

Uma equipa de astrónomos do ESO (Observatório Europeu do Sul) e de outras instituições descobriu um buraco negro situado a apenas 1000 anos-luz de distância da Terra. Este objecto encontra-se mais próximo do nosso Sistema Solar do que qualquer outro encontrado até à data e pertence a um sistema triplo que pode ser visto a olho nu. A equipa descobriu evidências do objecto invisível ao seguir as suas duas estrelas companheiras com o telescópio MPG/ESO de 2,2 metros situado no Observatório de La Silla do ESO. Os cientistas dizem que este sistema pode ser apenas a ponta do icebergue, já que muitos outros buracos negros semelhantes poderão ser descobertos no futuro.

“Ficámos bastante surpreendidos quando compreendemos que este é o primeiro sistema estelar com um buraco negro que podemos observar a olho nu,” disse Petr Hadrava, cientista emérito da Academia de Ciências da República Checa em Praga e co-autor deste trabalho. Situado na constelação do Telescópio, o sistema encontra-se tão perto de nós que as suas estrelas podem ser vistas a partir do hemisfério sul numa noite escura e limpa sem binóculos ou telescópio. “Este sistema contém o buraco negro mais próximo da Terra que conhecemos”, disse Thomas Rivinius, cientista do ESO que liderou o estudo publicado na revista da especialidade Astronomy & Astrophysics.

A equipa observou originalmente o sistema, chamado HR 6819, no âmbito de um estudo de sistemas estelares duplos. No entanto, ao analisar as observações, verificou que estas revelavam um terceiro corpo previamente desconhecido em HR 6819: um buraco negro. As observações levadas a cabo com o espectrógrafo FEROS montado no telescópio MPG/ESO de 2,2 metros em La Silla mostraram que uma das duas estrelas visíveis orbita um objecto invisível com um período de 40 dias, enquanto a segunda estrela se encontra a maior distância do par mais interior.

Dietrich Baade, astrónomo emérito do ESO, em Garching, e co-autor do estudo, explica: “As observações que levaram à determinação do período orbital de 40 dias tiveram que ser recolhidas ao longo de vários meses. Isto só foi possível graças ao serviço de observação pioneiro do ESO, no qual as observações são feitas por pessoal do ESO em prol dos cientistas que delas necessitam.”

O buraco negro escondido em HR 6819 é um dos primeiros buracos negros estelares descoberto que não interage violentamente com o meio que o circunda e portanto parece ser verdadeiramente negro. Apesar disso, a equipa conseguiu detectar a sua presença e calcular a sua massa ao estudar a órbita da estrela do par interior. “Um objecto invisível com uma massa de pelo menos 4 vezes a massa do Sol, só pode ser um buraco negro,” conclui Rivinius, que trabalha no Chile.

Até à data, os astrónomos descobriram apenas cerca de duas dúzias de buracos negros na nossa Galáxia, quase todos em interacção violenta com o seu meio envolvente e dando provas da sua presença pela emissão de fortes raios-X. No entanto, os cientistas estimam que durante todo o tempo que a Via Láctea já viveu, muitas estrelas tenham colapsado sob a forma de buracos negros no final das suas vidas. A descoberta de um buraco negro silencioso e invisível no sistema HR 6819 fornece-nos pistas sobre onde possam estar escondidos muitos dos buracos negros da Via Láctea. “Devem haver centenas de milhões de buracos negros, mas nós apenas conhecemos alguns. Saber o que procurar dá-nos agora uma melhor oportunidade de os encontrar,” disse Rivinius. Baade acrescenta que descobrir um buraco negro num sistema triplo tão próximo de nós indica que estamos apenas a ver “a ponta de um icebergue muito interessante.”

Nesta altura, os astrónomos acreditam que esta descoberta pode ajudar já a compreender um segundo sistema. “Pensamos que outro sistema, chamado LB-1, possa também ser um sistema triplo deste tipo, apesar de necessitarmos de mais observações para ter a certeza,” disse Marianne Heida, bolseira em pós-doutoramento no ESO e co-autora do artigo que descreve estes resultados. “LB-1 encontra-se um pouco mais afastado da Terra mas ainda está bastante próximo em termos astronómicos, o que significa que provavelmente existem muitos destes sistemas. Encontrá-los e estudá-los dá-nos a oportunidade de aprender bastante sobre a formação e evolução das estrelas raras que começam as suas vidas com mais de cerca de 8 vezes a massa do Sol e terminam as suas vidas numa explosão de super-nova, deixando como resto um buraco negro.”

As descobertas de sistemas triplos com um par mais interno e uma estrela distante poderão também fornecer pistas sobre as fusões cósmicas violentas que libertam ondas gravitacionais suficientemente fortes para serem detectadas a partir da Terra. Alguns astrónomos acreditam que as fusões podem ocorrer em sistemas com configurações semelhantes a HR 6819 ou LB-1, mas onde o par interior seria constituído por dois buracos negros ou um buraco negro e uma estrela de neutrões. O objecto exterior mais distante poderia ter um impacto gravitacional no par interior de modo a dar origem a uma fusão e consequentemente à libertação de ondas gravitacionais. Apesar de terem apenas um buraco negro e nenhuma estrela de neutrões, os sistemas HR 6819 e LB-1 poderão ainda assim ajudar os cientistas a compreender como é que as colisões estelares podem ocorrer em sistemas estelares triplos.

Astronomia On-line
8 de Maio de 2020

 

3651: Investigadores detectam buraco negro que pode ser ‘visto’ a olho nu

CIÊNCIA/ASTRONOMIA

NASA/ESA

Uma equipa do Observatório Europeu do Sul descobriu um buraco negro no sistema HR 6819, tão próximo de nós que pode ser detectado a olho nu, sem recurso a telescópios

A partir do hemisfério sul da Terra é possível ver duas estrelas do sistema HR 6819, ao olhar para a constelação Telescopium. É também aí que está um buraco negro que pode ser ‘visto’ sem recurso a qualquer aparelho ou equipamento. A descoberta foi feita pela equipa do ESO (Observatório Europeu do Sul) e este é agora o buraco negro mais próximo da Terra de que há conhecimento, noticia a Cnet.

A equipa usou observações do sistema de La Silla, no Chile, para confirmar que uma das estrelas do sistema HR 6819 estava a orbitar em torno de um objecto invisível, enquanto a outra se mantinha distante. Os investigadores concluem que o objecto é, na verdade, um buraco negro, provocado pelo colapso de uma grande estrela.

O ESO afirma que o buraco negro está a mil anos-luz, distância considerada próxima, em termos cósmicos, apesar de ser bastante distante ainda em termos ‘humanos’ e que tem um comportamento bastante pacífico. “O buraco negro oculto em HR 6819 é um dos primeiros do género que encontramos e que não interage violentamente com o ambiente à sua volta e, por isso, parece ser verdadeiramente negro”, diz a equipa do ESO no estudo publicado no Astronomy & Astrophysics.

Devido à sua natureza e características, não é possível ver um buraco negro: “é um local no espaço onde a gravidade puxa tanto que nem a luz pode sair. A gravidade é bastante forte porque a matéria foi comprimida num pequeno espaço”, explicou a NASA no passado. Assim, para este caso, apesar de não ser possível ver o buraco, conseguimos ‘perceber’ que ele está lá, pelo comportamento das duas estrelas à sua volta.

Exame Informática
07.05.2020 às 09h24

 

 

3650: Astrónomos encontram o buraco negro mais próximo da Terra (e é muito sorrateiro)

CIÊNCIA/ASTRONOMIA

ESO

Uma equipa de astrónomos identificaram o buraco negro mais próximo da Terra conhecido a 1.000 anos-luz do nosso planeta  menos de um terço da distância do anterior recordista.

De acordo com um comunicado do European Southern Observatory (ESO), este buraco negro conseguiu escapar da vista dos astrónomos até agora porque é muito pequeno e sossegado.

Detectar buracos negros é muito mais difícil quando não estão activamente a sugar matéria do espaço circundante, uma vez que não emitem nem refletem qualquer radiação detectável.

Ainda assim, este buraco negro recém-descoberto tinha uma influência. O objecto está localizado num sistema triplo, com duas duas estrelas principais da sequência do tipo B, visíveis da Terra a olho nu, e anteriormente pensadas como um sistema binário, chamado HR 6819.

Quando os astrónomos observaram o sistema como parte de uma investigação sobre estrelas binárias, notaram que havia algo errado: as órbitas das estrelas principais pareciam estar arrastadas.

Uma das estrelas, com uma massa estimada entre 5 e 7 vezes a massa do Sol, orbita um centro gravitacional do sistema a cada 40 dias – e não a outra estrela, que está muito mais distante.

Quando analisadas, as órbitas sugeriam que não havia dois, mas três objectos a dançar em volta um do outro em órbita. O terceiro objecto era invisível.

“Um objecto invisível com uma massa pelo menos quatro vezes maior do que a do Sol só pode ser um buraco negro”, disse Thomas Rivinius, astrónomo do ESO. “Este sistema contém o buraco negro mais próximo da Terra que conhecemos”.

O buraco negro está a pouco mais de 1.000 anos-luz de distância da Terra. Anteriormente, o buraco negro mais próximo conhecido, A 0620-00, localizava-se a 3.300 anos-luz de distância.

A análise da equipe sugere que o buraco negro tem uma massa mínima de cerca de 4,2 massas solares.

Até ao momento, não foram detectados buracos negros menores do que cinco massas solares. Este estudo mostra a viabilidade de procurar buracos negros ao procurar estrelas que se movem de forma estranha.

Até agora, a maioria dos menos de 50 buracos negros de massa estelar detectados na Via Láctea foram vistos quando brilhavam com o intenso calor e luz gerados quando a matéria é sugada. A técnica usada na nova investigação oferece uma forma de encontrar o que se estima ser muitos outros buracos negros que não estão activos.

O estudo foi publicado em Abril na revista científica Astronomy & Astrophysics.

ZAP //

Por ZAP
7 Maio, 2020

 

 

3647: Astronomers say they’ve found the closest black hole to Earth

SCIENCE/ASTRONOMY

Don’t worry, it’s actually 1,000 light-years away

Astronomers have discovered what they think is a new black hole, and if they’re right, it’s not that far away from Earth. At a mere 1,000 light-years away, the small black hole would be our cosmic neighbor — the closest one to our planet ever found.

Being a black hole, the object is impossible to see directly with instruments from Earth, as no light escapes it. So scientists working at the European Southern Observatory (ESO) in Chile actually inferred that that object is where they think based on the movements of stars nearby, according to a new study published in Astronomy & Astrophysics.

The team was trying to get to the bottom of the weird behavior of these two stars that were close to one another in space in a system called HR 6819. They are both in the same system and similar in mass and size, but they act very differently. “One of them is rotating very rapidly, so much that it’s almost flying apart,” Thomas Rivinius, an ESO scientist who led the study, tells The Verge. The other one is barely rotating much at all. Meanwhile, they are both moving through space at different velocities. The rapid rotator is moving very slowly compared to the slow rotator, which moving through space at an extreme speed.

For years, astronomers were curious about this two-star system, with some thinking that a third object must be nearby, causing these two stars to move like they do. Now, after years of speculation, Rivinius and his team decided to take another look with ESO’s La Silla Observatory in Chile. They tracked the movements of the stars and measured how they wobbled through space. They realized that the stars seemed to be orbiting around something else, an object that was about four times as massive our Sun. But at first glance, it didn’t seem like there was anything in the center of this system. That meant they were either revolving around a star that was super hard to see or a black hole.

To narrow down the choices, Rivinius and his team came up with the faintest possible star that could exist with that mass but ultimately couldn’t find any trace of such a dark object. “We could exclude any type of star with that mass being present,” says Rivinius. “So if there’s something with that mass in the system, it must be a black hole.”

The system is close enough to Earth that the stars near the black hole can be seen with the naked eye. But don’t worry: while 1,000 light-years is cosmically close, it’s still a huge distance, and this black hole poses no danger to Earth.

The black hole in this system is petite compared to some of the others that exist out in the Universe. For instance, the supermassive black hole at the center of our Milky Way Galaxy is thought to be 4.6 million times the mass of our Sun. (It’s also 26,000 light-years away.)

Finding a black hole so close to Earth means that there might be even more tiny black holes peppered throughout the Universe — and even our own galaxy. “We only know of a few dozen black holes, but we suspect there might be a billion in the galaxy,” says Rivinius. “The fact that it’s so close actually means that it cannot be very uncommon.”

The Verge

 

 

3632: Spitzer detecta “dança” de dois buracos negros. Brilham mais do que um bilião de estrelas

CIÊNCIA/ASTRONOMIA

NASA / JPL-Caltech
Dois buracos negros na galáxia OJ 287

Observações feitas com o Telescópio Espacial Spitzer da NASA – que se reformou no início do ano depois de 16 anos de observações – revelaram o momento exacto de uma dança entre dois buracos negros.

No centro da galáxia OJ 287 moram dois buracos negros dançantes. Um deles é cercado por um disco de gás e o segundo buraco negro que o orbita colide a cada 12 anos com o disco, produzindo um brilho intenso, muito mais brilhante do que um bilião de estrelas.

Segundo adianta o portal EurekAlert, o fenómeno que ocorre nesta galáxia, a 3,5 mil milhões de anos-luz da Terra, foi captado pelo telescópio Spitzer.

O buraco negro no centro da OJ 287 é 18 mil milhões de vezes mais massivo que o Sol, sendo um dos maiores que a NASA alguma vez detectou. O segundo é um buraco negro mais “pequeno”, mas ainda assim, 150 milhões de vezes mais massivo do que a nossa estrela.

De acordo com a agência espacial norte-americana, os buracos negros estão numa “dança” porque não estão parados no espaço, movendo-se activamente pela galáxia. No entanto, como são negros não podem ser observados directamente, o que dificulta o seu estudo.

A cada 12 anos, o buraco negro mais pequeno choca contra o enorme disco de gás do outro buraco. Por ter uma orbita irregular de 12 anos, os buracos negros colidem em diferentes alturas do seu ciclo.

O choque cria um flash de luz muito mais brilhante do que toda a Via Láctea. Quando ocorre o choque, são criadas duas nuvens de gás quente que se movem do disco em direcções opostas e, em menos de 48 horas, o brilho do sistema parece quadruplicar de intensidade.

Como este fenómeno ocorre de 12 em 12 anos, é muito difícil registar a sua previsão. No entanto, um grupo de investigadores afirma que o último choque ocorreu no dia 31 de Julho de 2019 e foi captado pelo telescópio Spitzer. Este foi um dos seus últimos registos, antes de se reformar em Janeiro deste ano.

ZAP //

Por ZAP
4 Maio, 2020

 

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3628: Cientistas capturam imagem de buraco negro a cuspir jactos de plasma

CIÊNCIA/ASTRONOMIA

(dr) Boston University Blazar Program

Astrónomos norte-americanos publicaram imagens em alta resolução de um buraco negro super-massivo a emitir jactos de plasma.

Com a ajuda do projecto Event Horizon Telescope (EHT), cientistas da Universidade College London, no Reino Unido, observaram o jacto de plasma criado por um buraco negro super-massivo com uma precisão jamais conseguida. Com esta informação, os astrónomos vão ter mais material para profundar os seus estudos acerca destes fenómenos ainda tão misteriosos.

Este tipo de buracos negros ficam no centro de galáxias e consomem elevadas quantidades de energia e de matéria, podendo disparar plasma dos seus pólos magnéticos à velocidade da luz. Apesar de a reacção acontecer num abrir e fechar de olhos, os astrónomos conseguiram captar este exacto momento.

Event Horizon ‘Scope @ehtelescope

With the one-year anniversary of #EHTblackhole around the corner, the Event Horizon Telescope Collaboration has some interesting new results to share! Something is lurking in the heart of quasar 3C 279… Check what it is on our official website: https://eventhorizontelescope.org/blog/something-is-lurking-in-the-heart-of-quasar-3c-279 

O plasma foi expelido em direcção à Terra, o que permitiu aos cientistas observá-lo num ângulo vantajoso. Além disso, a câmara utilizada capturou este fenómeno com luz infravermelha, permitindo aos cientistas apurar o quão quente a matéria consegue ser.

Os investigadores adiantam que o plasma faz parte de uma estrutura conhecida como blazar, uma fonte de energia muito compacta associada a um buraco negro super-massivo do centro de uma galáxia activa e considerado um dos fenómenos mais violentos do universo.

Massimo @Rainmaker1973

The Event Horizon Telescope captured the first picture of a black hole back in 2019. Now it has produced observations of the motion of relativistic jet emanating from a galaxy in the Virgo constellation known as quasar 3C 279, over the course of one week https://buff.ly/2URQzXi 

De acordo com a equipa, o buraco negro canalizou toda a energia do seu disco de acreção e disparou o jacto a uma impressionante velocidade de cerca de 0,995 vezes a velocidade da luz.

Ziri Younsi, co-autor do artigo científico publicado no Astronomy & Astrophysics,o ângulo do blazar é “muito estranho“, o que pode indicar uma torção na base do jacto. No entanto, tudo isto ainda não passa de um mistério que precisa de ser desvendado, quem sabe se na próxima captura.

ZAP //

Por ZAP
3 Maio, 2020

 

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Spitzer revela o “timing” preciso de uma dança de dois buracos negros

Esta imagem mostra dois buracos negros massivos na galáxia OJ 287. O buraco negro mais pequeno orbita o maior, que também está rodeado por um disco de gás. Quando o buraco negro mais pequeno atravessa o disco, produz um clarão mais brilhante do que um bilião de estrelas.
Crédito: NASA/JPL-Caltech

Os buracos negros não são estacionários no espaço; de facto, podem ser bastante activos no que toca aos seus movimentos. Mas como são completamente escuros e não podem ser observados directamente, não são fáceis de estudar. Os cientistas finalmente descobriram o movimento exacto de uma dança complicada entre dois buracos negros enormes, revelando detalhes ocultos sobre as características físicas destes misteriosos objectos.

A galáxia OJ 287 abriga um dos maiores buracos negros já encontrados, com mais de 18 mil milhões de vezes a massa do nosso Sol. Em órbita deste gigante está outro buraco negro com cerca de 150 milhões de massas solares. Duas vezes a cada 12 anos, o buraco negro mais pequeno atinge o enorme disco de gás que rodeia o seu companheiro maior, criando um “flash” de luz mais brilhante do que um bilião de estrelas – ainda mais brilhante do que toda a Via Láctea. A luz demora 3,5 mil milhões de anos para chegar à Terra.

Mas a órbita do buraco negro mais pequeno é oblonga, não é circular, e é irregular: muda de posição a cada translação em torno do buraco negro maior e está inclinada em relação ao disco de gás. Quando o buraco negro mais pequeno atravessa o disco, cria duas bolhas de gás quente em expansão que se afastam em direcções opostas e, em menos de 48 horas, o sistema parece quadruplicar em brilho.

Por causa da órbita irregular, o buraco negro colide com o disco a diferentes alturas de cada órbita de 12 anos. Às vezes, os surtos de brilho surgem com apenas um ano de diferença; outras vezes, com até 10 anos de diferença. As tentativas de modelar a órbita e prever estas explosões de brilho levaram décadas, mas, em 2010, os cientistas criaram um modelo que podia prever a sua ocorrência com um grau de incerteza de uma a três semanas. Demonstraram que o seu modelo estava correto prevendo o aparecimento de um surto em Dezembro de 2015 com um grau de incerteza tão pequeno quanto três semanas.

Em 2018, um grupo de cientistas liderados por Lankeswar Dey, estudante do Instituto Tata de Pesquisa Fundamental em Mumbai, Índia, publicaram um artigo com um modelo ainda mais detalhado que afirmam ser capaz de prever o momento de futuros surtos até 4 horas. Num novo estudo publicado na revista The Astrophysical Journal Letters, esses cientistas relataram que a sua previsão, com precisão, de um surto que ocorreu no dia 31 de Julho de 2019 confirma que o modelo está correto.

A observação desse surto quase que não aconteceu. Dado que OJ 287 estava perto do Sol, a partir da perspectiva da Terra, fora da vista de todos os telescópios no solo e em órbita da Terra, o buraco negro só voltaria a ser visto por esses telescópios no início de Setembro, muito depois do clarão. Mas o sistema estava à vista do Telescópio Espacial Spitzer da NASA, que a agência reformou em Janeiro de 2020.

Após 16 anos de operações, a sua órbita colocou o telescópio a 254 milhões de quilómetros da Terra, ou mais de 600 vezes a distância Terra-Lua. A partir deste ponto de vista, o Spitzer pôde observar o sistema de 31 de Julho (o mesmo dia que o surto estava previsto ocorrer) até ao início de Setembro, quando OJ 287 se tornaria observável aos telescópios da Terra.

“Quando verifiquei pela primeira vez a visibilidade de OJ 287, fiquei chocado ao descobrir que ficou visível ao Spitzer no dia em que se previa a próxima explosão de brilho,” disse Seppo Laine, cientista associado do Caltech/IPAC em Pasadena, no estado norte-americano da Califórnia, que supervisionou as observações do sistema pelo Spitzer. “Tivemos muita sorte em poder capturar o pico deste surto com o Spitzer, porque nenhum outro instrumento feito por humanos era capaz de alcançar este feito naquele momento específico.”

Ondulações no espaço

Os cientistas modelam regularmente as órbitas de objectos pequenos no nosso Sistema Solar, como um cometa que gira em torno do Sol, levando em consideração os factores que mais influenciam significativamente os seus movimentos. Para esse cometa, a gravidade do Sol é geralmente a força dominante, mas a força gravitacional dos planetas próximos também pode mudar o seu percurso.

A determinação do movimento de buracos negros enormes é muito mais complexa. Os cientistas têm que ter em conta factores que podem não impactar visivelmente objectos mais pequenos; o factor principal é algo a que chamamos ondas gravitacionais. A teoria da relatividade geral de Einstein descreve a gravidade como a distorção do espaço devido à massa de um objecto. Quando um objecto se move pelo espaço, estas distorções transformam-se em ondas. Einstein previu a existência de ondas gravitacionais em 1916, mas só foram observadas directamente em 2015 pelo LIGO (Laser Interferometer Gravitational Wave Observatory).

Quanto maior a massa de um objecto, maiores e mais energéticas as ondas gravitacionais que cria. No sistema OJ 287, os cientistas esperam que as ondas gravitacionais sejam tão grandes que transportem energia suficiente para fora do sistema e alterem de forma mensurável a órbita do buraco negro mais pequeno – e, portanto, o momento das explosões de brilho.

Embora estudos anteriores de OJ 287 tenham tido em conta as ondas gravitacionais, o modelo de 2018 é o mais detalhado até agora. Ao incorporar as informações recolhidas das detecções de ondas gravitacionais pelo LIGO, refina a janela temporal na qual se espera a ocorrência de um surto até apenas dia e meio.

Para refinar ainda mais a previsão dos surtos até um grau de incerteza de 4 horas, os cientistas analisaram detalhes sobre as características físicas do buraco negro maior. Especificamente, o novo modelo incorpora algo chamado teorema “sem cabelo” dos buracos negros.

Publicado na década de 1960 por um grupo de físicos que incluía Stephen Hawking, o teorema faz uma previsão sobre a natureza das “superfícies” dos buracos negros. Embora os buracos negros não tenham superfícies verdadeiras, os cientistas sabem que há um limite em seu redor além do qual nada – nem mesmo a luz – pode escapar. Algumas ideias postulam que a orla externa, chamada horizonte de eventos, pode ser irregular, mas o teorema sem cabelo postula que a “superfície” não possui essas características, nem mesmo cabelo (o nome do teorema é uma piada).

Por outras palavras, se alguém cortasse o buraco negro ao meio ao longo do seu eixo de rotação, a superfície seria simétrica (o eixo de rotação da Terra está quase perfeitamente alinhado com os pólos norte e sul. Se cortássemos o planeta pela metade, ao longo desse eixo, e comparássemos as duas partes, descobriríamos que o nosso planeta é basicamente simétrico, embora características como oceanos e montanhas criem algumas pequenas variações entre as metades).

Encontrando Simetria

Na década de 1970, o professor emérito Kip Thorne, de Caltech, descreveu como este cenário – um satélite que orbita um buraco negro massivo – podia potencialmente revelar se a superfície do buraco negro era macia ou irregular. Ao antecipar correctamente a órbita do buraco negro menor com tanta precisão, o novo modelo suporta o teorema sem cabelo, o que significa que a nossa compreensão básica destes objectos cósmicos incrivelmente estranhos está correta. O sistema OJ 287, por outras palavras, suporta a ideia de que as superfícies dos buracos negros são simétricas ao longo dos seus eixos de rotação.

Então, como é que a suavidade da superfície do buraco negro massivo impacta o “timing” da órbita do buraco negro mais pequeno? Essa órbita é determinada principalmente pela massa do buraco negro maior. Se crescesse mais ou perdesse um pouco da sua massa, isso mudaria o tamanho da órbita do buraco negro mais pequeno. Mas a distribuição da massa também importa. Uma protuberância massiva de um lado do buraco negro maior distorceria o espaço em seu redor de maneira diferente do que se o buraco negro fosse simétrico. Isso alteraria o percurso do buraco negro mais pequeno à medida que orbita o seu companheiro e mudaria de maneira mensurável o tempo da colisão do buraco negro com o disco nessa órbita em particular.

“É importante, para os cientistas dos buracos negros, que provemos ou refutemos o teorema sem cabelo. Sem ele, não podemos confiar que os buracos negros imaginados por Hawking e outros existam,” disse Mauri Valtonen, astrofísico da Universidade de Turku na Finlândia e co-autor do artigo.

Astronomia On-line
1 de Maio de 2020

 

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Black hole bends escaping light ‘like a boomerang’

SCIENCE/ASTRONOMY

Even light can’t resist the pull of these irresistible cosmic objects.

(Image: © ESO/L. Calçada)

Light escaping from a black hole may “boomerang” its way to freedom, new X-ray images reveal.

Researchers found this odd behavior while reviewing archival X-ray observations of a black hole that’s approximately 10 times as massive as our sun. Located about 17,000 light-years from Earth, the black hole siphons material from a partner star; together, the black hole and star are known as XTE J1550-564.

Things can get pretty weird around a black hole. These exceptionally dense cosmic objects exert such a powerful gravitational pull that even light can’t resist their attraction. And scientists recently found that light behaves even more strangely around a black hole than once thought. Light in a black hole’s accretion disk — a spiraling, flattened cloud of dust and gas that circles the edges of a black hole — can sometimes escape into space. But the departing light from the XTE J1550-564 black hole didn’t follow the predictable path. Instead of escaping directly from the disk, the light was instead pulled back toward the black hole and then reflected off the disk and away from the black hole “like a boomerang,” researchers reported in a new study.

Related: Stephen Hawking’s most far-out ideas about black holes

They modeled the black hole’s accretion disk and its corona — a lower-density gas zone very close to the black hole — using data captured by the Rossi X-ray Timing Explorer, a now-defunct NASA satellite mission that investigated black holes, neutron stars and other X-ray emitting objects between 1995 and 2012.

“Typically, what we study is light that comes from that gas” — the corona — “and it bounces off of this disk that’s spiraling toward the black hole,” said lead study author Riley Connors, a postdoctoral researcher in physics at the California Institute of Technology’s Cahill Center for Astronomy and Astrophysics in Pasadena, California.

Normally, the team studies light “coming from that corona and hitting the disk, bouncing off, and then arriving at our telescopes. That’s something we’ve been studying for a long time,” Connors told Live Science.

This time, however, some of the light bouncing off the black hole’s disk appeared to originate in the disk itself rather than in the corona; it was then dragged back toward the black hole before bouncing away.

“The thing that we found, that was predicted in the 1970s, is that you could see light that comes from the disk bent all the way back onto itself,” Connors said.

Light from different regions around the black hole has distinctive X-ray signatures that tell scientists where the light came from. When the study authors looked at the data for XTE J1550-564, they saw light that was reflected from the black hole but had emission “fingerprints” that didn’t quite match those in light that came from the corona, Connors said. The researchers then turned to computer models to explain the anomaly.

This illustration shows how some of the light coming from a disk around a black hole is bent back onto the disk itself due to the gravity of the black hole; the light is then reflected back off the disk. (Image credit: NASA/JPL-Caltech/R. Hurt (IPAC)/R. Connors (Caltech))

Putting a new spin on black holes

This discovery could help scientists confirm other elusive aspects of black holes, such as how fast they spin. Researchers already understand how an accretion disk around a black hole behaves. By adding this boomeranging light to their computer models, astrophysicists can then calculate a black hole’s rotation speed based on how much of the light is bending and bouncing back, Connors explained.

“It’s perhaps a more reliable way for us to measure how fast the black holes are spinning,” he said. ‘”

Though this phenomenon has been documented to date only in the XTE J1550-564 system, this is likely not the only black hole where light performs these unusual gymnastic feats, Connors said.

“We’re starting to look at data from other black holes; we have data from multiple X-ray satellites for dozens of these systems in our own galaxy,” he said. “We think that we should see this in many other sources.”

The findings were published online March 20 in The Astrophysical Journal.

Originally published on Live Science.
By Mindy Weisberger – Senior Writer
24/04/2020

 

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3607: Estrela sobrevive quase-encontro com buraco negro gigante

CIÊNCIA/ASTRONOMIA

Ilustração do buraco negro e da anã branca.
Crédito: raios-X – NASA/CXO/CSIC-INTA/G.Miniutti et al.; Ilustração – NASA/CXC/M. Weiss

Os astrónomos podem ter descoberto um novo tipo de história de sobrevivência: uma estrela que teve um encontro próximo com um buraco negro gigante e sobreviveu para contar a narrativa através de emissões de raios-X.

Dados do Observatório de raios-X da NASA e do XMM-Newton da ESA descobriram a história que começou com uma gigante vermelha que passou demasiado perto de um buraco negro super-massivo numa galáxia a cerca de 250 milhões de anos-luz da Terra. O buraco negro, localizado numa galáxia chamada GSN 069, tem uma massa de cerca de 400.000 vezes a do Sol, colocando-o na extremidade inferior da gama dos buracos negros super-massivos.

Assim que a gigante vermelha foi capturada pela gravidade do buraco negro, as camadas externas da estrela contendo hidrogénio foram arrancadas e levadas para o buraco negro, deixando o núcleo da estrela – conhecido como anã branca – para trás.

“Na minha interpretação dos dados de raios-X, a anã branca sobreviveu, mas não escapou,” disse Andrew King, da Universidade de Leicester, Reino Unido, que realizou este estudo. “Agora está presa numa órbita elíptica em torno do buraco negro, completando uma viagem aproximadamente a cada nove horas.”

À medida que a anã branca faz quase três órbitas por cada dia terrestre, o buraco negro retira material na sua maior aproximação (a não mais do que 15 vezes o raio do horizonte de eventos – o ponto de não retorno – do buraco negro). O detrito estelar entra num disco em redor do buraco negro e liberta um surto de raios-X que o Chandra e o XMM-Newton podem detectar. Além disso, King prevê que ondas gravitacionais serão emitidas pelo par constituído pelo buraco negro e pela anã branca, especialmente no seu ponto mais próximo.

Qual será o futuro da estrela e da sua órbita? O efeito combinado das ondas gravitacionais e uma mudança no tamanho da estrela à medida que perde massa deverá fazer com que a órbita se torne mais circular e cresça em tamanho. O ritmo de perda de massa diminui constantemente, assim como a distância da anã branca ao buraco negro aumenta.

“Vai esforçar-se para fugir, mas não há escapatória. O buraco negro vai devorar a anã branca cada vez mais lentamente, mas nunca parará,” disse King. “Em princípio, esta perda de massa vai continuar até e mesmo depois da anã branca desvanecer até à massa de Júpiter, daqui a um bilião de anos. Esta seria uma maneira notavelmente lenta e complicada do Universo formar um planeta!”

Os astrónomos encontraram muitas estrelas que foram completamente destruídas por encontros com buracos negros (os chamados eventos de perturbação de maré), mas há muito poucos casos relatados de “quase-encontros”, onde a estrela provavelmente sobreviveu.

Encontros próximos como este devem ser mais comuns do que colisões directas, dadas as estatísticas dos padrões de tráfego cósmico, mas podem ser facilmente não observados por várias razões. Primeiro, uma estrela sobrevivente mais massiva pode demorar demasiado tempo a concluir uma órbita em torno do buraco negro para os astrónomos observem surtos repetidos. Outra questão é que os buracos negros super-massivos que são muito mais massivos do que o situado na galáxia GSN 069 podem engolir directamente uma estrela, em vez desta cair para órbitas onde perde massa periodicamente. Nestes casos, os astrónomos nada observariam.

“Em termos astronómicos, este evento só é visível através dos nossos telescópios actuais por um curto período de tempo – cerca de 2000 anos,” disse King. “De modo que a menos que tenhamos uma sorte extraordinária de ter capturado este evento, podem haver muito mais que estejamos a perder. Tais encontros podem ser uma das principais maneiras dos buracos negros do tamanho do buraco negro de GSN 069 crescerem.”

King prevê que a anã branca tem uma massa de apenas dois-décimos da massa do Sol. Se a anã branca era o núcleo da gigante vermelha que foi completamente despojada do seu hidrogénio, deverá ser rica em hélio. O hélio teria sido criado pela fusão de átomos de hidrogénio durante a evolução da gigante vermelha.

“É incrível pensar que a órbita, a massa e a composição de uma pequena estrela a 250 milhões de anos-luz de distância podem ser inferidas,” disse King.

King fez uma previsão com base no seu cenário. Dado que a anã branca está tão perto do buraco negro, os efeitos da Teoria da Relatividade Geral significam que a direcção do eixo da órbita deve oscilar, ou “precessar”. Esta oscilação deve repetir-se a cada dois dias e pode ser detectável com observações suficientemente longas.

O artigo que descreve estes resultados foi publicado na edição de Março de 2020 da revista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society e está disponível online.

Astronomia On-line
28 de Abril de 2020

 

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3587: Ondas gravitacionais revelam colisão entre um buraco negro pesado e um leve

CIÊNCIA/ASTRONOMIA

R. Hurt / Caltech-JPL

Uma equipa de astrónomos captou as vibrações de uma violenta colisão cósmica: a fusão mais exótica de dois buracos negros, em que um pesava três vezes mais do que o outro. O forte desequilíbrio de massa gerou ondas gravitacionais em múltiplas frequências.

No dia 12 de Abril do ano passado, o Observatório de Ondas Gravitacionais com Interferómetro a Laser (LIGO) e o Virgo detetaram uma fusão de buracos negros a 2,4 mil milhões de anos-luz de distância, em que um dos buracos pesava 30 massas solares e o outro apenas oito.

Normalmente, dois buracos negros em espiral bombeiam ondas gravitacionais concentradas numa única frequência, que corresponde ao dobro da taxa na qual orbitam, uma duplicação que surge das massas correspondentes dos buracos negros. No entanto, se os buracos negros têm massas muito diferentes, a relatividade geral prevê que eles devam gerar ondas mais fracas em frequências mais altas.

De acordo com a Science Magazine, estes eventos excêntricos podem ajudar os investigadores a descobrir de que forma os buracos negros se atraem, um fenómeno que ainda é um enigma: os cientistas ainda não sabem como é que estes grandes buracos negros se formam tão próximos.

Há, porém, duas teorias que podem explicar esse acontecimento. Os buracos podem ser originários de um par de estrelas massivas em órbita, que colapsaram em buracos negros no final das suas vidas. Como alternativa, os buracos negros podem formar-se em separado e encontrar-se através do espaço e do tempo, um cenário mais provável em aglomerados globulares.

Qualquer um dos cenários pode explicar a presença de buracos negros incompatíveis neste evento em específico. Apesar de as apostas recaírem no modelo dinâmico, os cientistas afirmam que um único evento não é suficiente para descartar qualquer cenário.

No futuro, se o LIGO e o Virgo detectarem eventos semelhantes, as distribuições estatísticas poderão sugerir qual cenário é mais provável, afirmaram os cientistas na reunião da  American Physical Society de Abril

Os investigadores esperavam concluir uma investigação global a metade dos dados registados até agora, mas a pandemia de covid-19 atrasou os planos.

ZAP //

Por ZAP
22 Abril, 2020

 

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3571: O tempo não pode (mesmo) voltar para trás

CIÊNCIA/ASTRONOMIA

(dr) Tjarda Boekholt

É impossível inverter o movimento de três ou mais corpos celestes quando interagem entre si, concluiu um recente estudo.

Se três ou mais objectos se movimentarem, quer sejam átomos ou planetas, a história não poderá ser revertida. Esta é a conclusão de um recente estudo que tem por base simulações de computador de três buracos negros numa complexa órbita trinária. Esta investigação contraria a teoria de que é possível viajar no tempo.

A maioria das leis fundamentais da física não tem problemas com a direcção em que ocorrem, isto é, são simétricas no tempo. “No entanto, todos sabemos que o tempo não pode voltar para trás. Um copo que cai e se parte não pode voltar inteiro para a nossa mão”, começam por explicar os cientistas em comunicado, citado pelo Science Alert.

Até agora, os cientistas explicaram a falta de simetria do tempo em escala macro pela interacção estatística entre um grande número de partículas. Agora, três astrónomos mostraram que são apenas precisas três partículas para quebrar a simetria do tempo e estabelecer uma única via para a seta do tempo.

Tjarda Boekholt, da Universidade de Coimbra, Simon Portegies Zwart da Universidade de Leiden, nos Países Baixos, e Mauri Valtonen, da Universidade de Turku, na Finlândia, calcularam as órbitas de três buracos negros que interagem entre si.

Os investigadores fizeram dois tipos de simulação. Na primeira, os buracos negros estão inicialmente em repouso. Devido à gravidade, atraem-se mutuamente e cruzam-se, percorrendo órbitas caóticas, até que um dos buracos negros escapa à atracção dos outros dois.

Na segunda simulação, o sistema inicia com a situação final da simulação anterior, e tenta reverter o tempo de volta à situação inicial.

As simulações realizadas pela equipa mostraram que o tempo não pode ser revertido em 5% dos cálculos, mesmo que o computador use mais de cem casas decimais. Segundo os investigadores, a simetria do tempo é interrompida pelo crescimento exponencial de perturbações do tamanho do comprimento de Planck, que é cerca de 10-35 metros.

O comprimento de Planck é um princípio físico que se aplica a fenómenos ao nível do átomo. “O movimento dos três buracos negros pode ser tão caótico que algo tão pequeno quanto o comprimento de Planck entra em acção. A simetria do tempo é quebrada por distúrbios do tamanho do comprimento de Planck”, explica Boekholt.

Desta forma, não poder voltar para trás no tempo deixa de ser um argumento estatístico. “Este fenómeno está oculto nas leis básicas da Natureza. Nenhum sistema de três objectos em movimento, grandes ou pequenos, planetas ou buracos negros, pode escapar à direcção do tempo”, concluíram os cientistas.

Os resultados desta investigação serão publicados na edição de Abril da The Monthly Notices da Royal Astronomical Society.

ZAP //

Por ZAP
20 Abril, 2020

 

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