2480: Buraco negro super-massivo poderá “engolir” todo o Universo

CIÊNCIA

tose / Canva

A descoberta recente de um buraco negro super-massivo deu aos astrónomos uma nova perspectiva sobre a força potencial destes objectos celestes. 

Em entrevista ao Express UK, o cientista David Whitehouse afirma que o Universo poderá, num futuro longínquo, vir a ser “engolido” por um buraco negro gigante.

Para sustentar esta afirmação, o astrónomo recordou o buraco negro recém-descoberto por astrónomos da América do Sul, cuja descoberta trouxe novos dados sobre quão grandes estes corpos podem ser. “Este [buraco negro recém-descoberto] é enorme, então talvez possam existir buracos negros ainda maiores“, explicou o cientista, dando conta que estes corpos crescem ao alimentar-se de matéria, gás, estrelas e pó.

Existem várias teorias físicas, segundo Whitehouse, que defendem que, num determinado momento no futuro, um buraco negro pode tornar-se suficientemente grande para absorver cada vez mais estrelas e, eventualmente, poderá “engolir” o Universo.

“Existem teorias que nos indicam que, possivelmente, num futuro muito remoto, tudo acabará num buraco negro, todo o Universo”, opinou Whitehouse.

Por isso, o cientista afirma que é importante investigar estes corpos celeste, uma vez que as suas propriedades físicas únicas permitem que os cientistas tenham uma “perspectiva diferente sobre o Universo e aquilo que este é capaz de criar”.

“Os buracos negros têm diferentes tipos de formas e tamanhos. Existem buracos negros do tamanho de um átomo. Por outro lado, no centro das galáxias, há buracos negros gigantescos que excedem o tamanho do Sol em mil milhões de vezes, são objectos fascinantes”, apontou ainda o cientista.

Os buracos negros são tão densos que criam uma força gravitacional capaz de capturar a luz – nada lhes consegue escapar. Contudo, esta incrível massa também deforma o tempo e o espaço nas suas imediações. De acordo com equações teoréticas, apenas as estrelas que são muito maiores que o Sol podem formar um buraco negro.

ZAP // SputnikNews

Por ZAP
20 Agosto, 2019

 

2469: O buraco negro que vive no coração da Via Láctea brilha muito mais do que o normal (e ninguém sabe porquê)

CIÊNCIA

ESA/Hubble, ESO, M. Kornmesse

Uma equipa de cientistas da Universidade da Califórnia, nos Estados Unidos, observou que Sagitário A * (Sgr A *), o buraco negro super-massivo que vive no coração da Via Láctea, brilha 75 vezes mais que o normal.

No novo artigo, cujos resultados foram este mês publicados na revista científica especializada Astrophysical Journal Letters, os cientistas recordam que o buraco negro, com 4 milhões de massas solares, localiza-se a cerca de 26.000 anos luz da Terra.

“Este é um timelapse de imagens de mais de 2,5 horas capturadas em maio pelo observatório W.M. Keck, no Havai, do buraco negro super-massivo Sgr A *. O buraco negro é sempre variável, mas desta vez foi o mais brilhante que vimos até agora no infravermelho”, escreveu o cientista Tuan Do, da Universidade da Califórnia, em Los Angeles, na sua conta de Twitter.

“Provavelmente, brilhou ainda mais antes de começarmos a vê-lo naquela noite”.

Here’s a timelapse of images over 2.5 hr from May from @keckobservatory of the supermassive black hole Sgr A*. The black hole is always variable, but this was the brightest we’ve seen in the infrared so far. It was probably even brighter before we started observing that night!

“Esta imagem não editada mostra o [buraco negro] Sgr A * mais brilhante observado no infravermelho. A emissão associada com o buraco negro também mudou para um factor de 75 durante aquela noite. Está o Sgr A * a acordar?”, escreveu noutra publicação.

Os cientistas não sabem ainda ao certo o que causou esta mudança no brilho do buraco negro, mas acreditam que o fenómeno seja causado devido a um aumento na quantidade de gás que está a ser devorada pelo buraco negro.

“Esse aumento no brilho e na variabilidade pode indicar um período de aumento da actividade de Sgr A * ou uma mudança no seu estado de acreção”, concluiu o cientista.

ZAP //

Por ZAP
17 Agosto, 2019

 

Descoberto buraco negro “encoberto” no Universo inicial

Dados do Observatório de raios-X Chandra da NASA revelaram o que poderá ser o mais distante buraco negro “encoberto”.
Crédito: raios-X – NASA/CXO/Pontificia Universidad Católica de Chile/F. Vito; rádio – ALMA (ESO/NAOJ/NRAO); óptico – Pan-STARRS

Os astrónomos descobriram evidências do mais distante buraco negro “encoberto” até à data, usando o Observatório de raios-X Chandra da NASA. A apenas 6% da idade do Universo, esta é a primeira indicação de um buraco negro escondido por gás numa altura tão precoce na história do cosmos.

Os buracos negros super-massivos, com milhões a milhares de milhões de vezes a massa do nosso Sol, normalmente crescem puxando material de um disco de matéria circundante. O crescimento rápido gera grandes quantidades de radiação numa região muito pequena em redor do buraco negro. Os cientistas chamam “quasar” a esta fonte extremamente brilhante e compacta.

De acordo com as teorias actuais, uma densa nuvem de gás alimenta o material no disco em torno do buraco negro super-massivo durante o seu período de crescimento inicial, que “envolve” ou esconde da nossa observação a maior parte da luz brilhante do quasar. À medida que o buraco negro consome material e se torna mais massivo, o gás na nuvem esgota-se, até que o buraco negro e o seu disco brilhante ficam a descoberto.

“É extraordinariamente desafiador encontrar quasares nesta fase encoberta, porque grande parte da sua radiação é absorvida e não pode ser detectada pelos instrumentos actuais,” disse Fábio Vito da Pontificia Universidad Católica de Chile, em Santiago, Chile, que liderou o estudo. “Graças ao Chandra e à capacidade dos raios-X em penetrarem através da nuvem obscura, pensamos que finalmente conseguimos.”

A nova descoberta surgiu de observações de um quasar chamado PSO167-13, que foi descoberto pela primeira vez pelo Pan-STARRS, um telescópio óptico no Hawaii. Observações ópticas deste e de outros levantamentos detectaram cerca de 200 quasares que já brilhavam intensamente quando o Universo tinha menos de mil milhão de anos, ou cerca de 7% da sua idade actual. Estas pesquisas só foram consideradas eficazes para encontrar buracos negros não cobertos, porque a radiação que detectam é suprimida até por finas nuvens de gás e poeira. Como PSO167-13 fazia parte destas observações, esperava-se que este quasar também estivesse desobstruído.

A equipa de Vito testou esta ideia usando o Chandra para observar PSO167-13 e outros nove quasares descobertos com levantamentos ópticos. Após 16 horas de observações, apenas três fotões de raios-X foram detectados de PSO167-13, todos com energias relativamente altas. Dado que os raios-X de baixa energia são mais facilmente absorvidos do que os de mais alta energia, a explicação provável é que o quasar é altamente obscurecido pelo gás, permitindo que sejam detectados apenas raios-X de alta energia.

“Esta foi uma completa surpresa,” disse o co-autor Niel Brandt da Universidade Estatal da Pensilvânia em University Park, EUA. “Era como se estivéssemos à espera de uma borboleta, mas ao invés víssemos um casulo. Nenhum dos outros nove quasares que observámos estava coberto, que foi o que previmos.”

Uma reviravolta interessante no que toca a PSO167-13 é que a galáxia hospedeira tem uma galáxia companheira, visível nos dados anteriormente obtidos com o ALMA (Atacama Large Millimeter Array) no Chile e com o Telescópio Espacial Hubble da NASA. Dada a sua pequena separação e o fraco brilho da fonte em raios-X, a equipa não foi capaz de determinar se a recém-descoberta emissão de raios-X está associada com o quasar PSO167-13 ou com a galáxia companheira.

Se os raios-X vierem do quasar conhecido, então os astrónomos precisam de desenvolver uma explicação para o porquê de o quasar parecer altamente obscurecido em raios-X, mas não no visível. Uma possibilidade é que houve um aumento grande e rápido no “disfarce” do quasar durante os três anos que separam as observações ópticas das de raios-X.

Por outro lado, se em vez disso os raios-X tiverem origem na galáxia companheira, então representa a detecção de um novo quasar em íntima proximidade com PSO167-13. Este par de quasares seria o mais distante já detectado.

Em qualquer um destes dois casos, o quasar detectado pelo Chandra seria o quasar encoberto mais distante já visto, 850 milhões de anos após o Big Bang. O recordista anterior foi observado 1,3 mil milhões de anos após o Big Bang.

Os autores planeiam prosseguir com mais observações a fim de aprender mais.

“Com uma observação mais longa do Chandra, podemos obter uma estimativa melhor de quão encoberto está este buraco negro,” disse o co-autor Franz Bauer, também da Pontificia Universidad Católica de Chile e membro associado do Millenium Institute de Astrofísica, “e fazer uma identificação confiante da fonte de raios-X com o quasar conhecido ou com a galáxia companheira.”

Os autores também planeiam procurar mais exemplos de buracos negros altamente obscurecidos.

“Nós suspeitamos que a maioria dos buracos negros super-massivos no Universo inicial está encoberta: é, pois, crucial detectá-los e estudá-los para entender como podem crescer até massas de mil milhões de sóis tão rapidamente,” comentou o co-autor Roberto Gilli do INAF em Bolonha, Itália.

O artigo que descreve estes resultados foi aceite para publicação na revista Astronomy and Astrophysics e está disponível online.

Astronomia On-line
13 de Agosto de 2019

 

2434: Descoberto buraco negro massivo com 40.000 milhões de vezes a massa do Sol

LIGO
Conceção artística da colisão de dois buracos negros

Um buraco negro massivo com 40.000 milhões de vezes a massa do Sol foi detectado no coração da galáxia elíptica Holmberg 15A, localizada a cerca de 700 milhões de anos-luz do nosso planeta.

O objecto, baptizado de Holm 15A *, é um dos maiores buracos negros até então conhecido, sendo também o maior entre os buracos negros descobertos após o rastreamento das estrelas à sua volta, escreve o portal Science Alert.

Com a descoberta, cujos resultados foram publicados em julho passado no portal arXiv.org, os autores corrigiram cálculos de outros astrofísicos que estimavam com base em observações indirectas a presença de um buraco negro com uma massa 310 maior do que a do Sol também na galáxia Holmberg 15A.

“Usamos modelos axisimétricos Schwarzschild baseados em órbitas para analisar a cinemática estelar de Holm 15A a partir de novas observações espectrais de alta resolução e campo amplo”, escreveram os cientistas no artigo, detalhando que os novos dados foram obtidos graças ao instrumento MUSE, instalado no telescópio Very Large Telescope), localizado no Chile. “Este é o buraco negro mais massivo [já descoberto] com detecção dinâmica directa no Universo local”, acrescentam.

De acordo com o mesmo modelo, o buraco negro está numa zona de fusão de galáxias do tipo primitivo. Contudo, os cientistas esperam levar a cabo novas investigações para terminar com precisão a forma com o corpo massivo se formou.

ZAP //

Por ZAP
12 Agosto, 2019

 

ALMA mergulha na “esfera de influência” de buraco negro

O ALMA fez as medições mais precisas de gás frio girando em torno de um buraco negro super-massivo – o gigante cósmico no centro da gigantesca galáxia elíptica NGC 3258. A elipse multicolorida reflecte o movimento do gás que orbita o buraco negro, o azul indicando movimento na nossa direcção e o vermelho indicando movimento para longe de nós. A caixa inserida representa como a velocidade orbital muda com a distância ao buraco negro. Descobriu-se que o material gira mais depressa quanto mais perto os astrónomos observavam do buraco negro, permitindo-lhes calcular com precisão a sua massa: uns impressionantes 2,25 mil milhões de vezes a massa do nosso Sol.
Crédito: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), B. Boizelle; NRAO/AUI/NSF, S. Dagnello; Telescópio Espacial Hubble (NASA/ESA); Carnegie-Irvine Galaxy Survey

O que acontece dentro de um buraco negro fica dentro de um buraco negro, mas o que acontece dentro da “esfera de influência” de um buraco negro – a região mais interna de uma galáxia onde a gravidade de um buraco negro é a força dominante – é de grande interesse para os astrónomos e pode ajudar a determinar a massa de um buraco negro bem como o seu impacto na sua vizinhança galáctica.

Novas observações com o ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) fornecem uma visão sem precedentes de um disco rodopiante de gás interestelar frio em torno de um buraco negro super-massivo. Este disco está no centro de NGC 3258, uma enorme galáxia elíptica a cerca de 100 milhões de anos-luz da Terra. Com base nestas observações, uma equipa liderada por astrónomos da Universidades A&M do Texas e da Universidade da Califórnia, em Irvine, determinou que este buraco negro tem uma massa equivalente a 2,25 mil milhões de sóis, o buraco negro mais massivo medido, até agora, com o ALMA.

Embora os buracos negros super-massivos possam ter massas de milhões a milhares de milhões de vezes a massa do Sol, representam apenas uma pequena fracção da massa de uma galáxia inteira. Isolar a influência da gravidade de um buraco negro das estrelas, do gás interestelar e da matéria escura é um grande desafio e requer observações altamente sensíveis em escala fenomenalmente pequenas.

“A observação do movimento orbital o mais próximo possível de um buraco negro é de vital importância quando se determina com precisão a massa do buraco negro,” disse Benjamin Boizelle, investigador pós-doutorado da Universidade A&M do Texas e autor principal do estudo publicado na revista The Astrophysical Journal. “Estas novas observações de NGC 3258 demonstram o incrível poder do ALMA em mapear, com detalhes impressionantes, a rotação de discos gasosos em torno de buracos negros super-massivos.”

Os astrónomos usam uma variedade de métodos para medir as massas dos buracos negros. Em galáxias elípticas gigantes, a maioria das medições vem de observações do movimento orbital de estrelas em redor do buraco negro, captadas no visível ou no infravermelho. Outra técnica, usando masers naturais de água (lasers no rádio) em nuvens de gás que orbitam em torno de buracos negros, fornece uma maior precisão, mas estes masers são muito raros e estão associados quase exclusivamente a galáxias espirais com buracos negros mais pequenos.

Ao longo dos últimos anos, o ALMA desbravou caminho ao utilizar um novo método para estudar buracos negros em galáxias elípticas gigantes. Cerca de 10% das galáxias elípticas contêm discos giratórios de gás frio e denso nos seus centros. Estes discos contêm monóxido de carbono (CO) gasoso, que pode ser observado com radiotelescópios no comprimento de onda milimétrico.

Usando o efeito Doppler da emissão das moléculas de CO, os astrónomos podem medir as velocidades das nuvens de gás em órbita, e o ALMA possibilita a resolução dos próprios centros de galáxias onde as velocidades orbitais são mais altas.

“A nossa equipa investiga galáxias elípticas próximas com o ALMA há já vários anos com o objectivo de encontrar e estudar discos de gás molecular girando em torno de buracos negros gigantes,” acrescentou Aaron Barth da Universidade da Califórnia em Irvine, co-autor do estudo. “NGC 3258 é o melhor alvo que já encontrámos, porque podemos rastrear a rotação do disco para mais perto do buraco negro do que em qualquer outra galáxia.”

Tal como a Terra orbita o Sol mais depressa do que Plutão, pois é-lhe exercida uma maior força gravitacional, as regiões mais internas do disco de NGC 3258 orbitam mais depressa do que as partes mais externas devido à gravidade do buraco negro. Os dados do ALMA mostram que a velocidade de rotação do disco sobe de 1 milhão de quilómetros por hora na sua orla externa, a cerca de 500 anos-luz do buraco negro, para mais de 3 milhões de quilómetros por hora perto do centro do disco, a uma distância de apenas 65 anos-luz do buraco negro.

Os investigadores determinaram a massa do buraco negro modelando a rotação do disco, tendo em conta a massa adicional das estrelas na região central da galáxia e outros detalhes como a forma ligeiramente distorcida do disco gasoso. A detecção clara da rápida rotação permitiu que os cientistas determinassem a massa do buraco negro com uma precisão inferior a 1%, embora tenham estimado uma incerteza sistemática adicional de 12% na medição porque a distância até NGC 3258 não é conhecida com muita precisão. Mesmo considerando a incerteza na distância, esta é uma das medições mais precisas da massa de qualquer buraco negro para lá da nossa Galáxia.

“O próximo desafio é encontrar mais exemplos de discos giratórios quase perfeitos como este, para que possamos aplicar este método de medir massas de buracos negros numa amostra maior de galáxias,” concluiu Boizelle. “Observações adicionais do ALMA, que atingirem este nível de precisão, ajudar-nos-ão a entender melhor o crescimento das galáxias e dos buracos negros por todo o Universo.”

Astronomia On-line
9 de Agosto de 2019

 

2417: Descobertas galáxias que podem dar pistas sobre matéria escura do Universo

ESO
A matéria escura em torno de uma das galáxias do enxame de galáxias Abell 3827 não se move com esta, possivelmente implicando que estão a ocorrer interações de natureza desconhecida entre a matéria escura

Astrónomos identificaram 39 galáxias antigas e ‘super-massivas’, uma descoberta que pode dar novas pistas sobre a evolução dos buracos negros de grande massa e a distribuição da matéria escura no Universo, divulgou hoje a Universidade de Tóquio, no Japão.

Os astrónomos da Universidade de Tóquio, que usaram nas observações o radiotelescópio ALMA e o telescópio VLT, ambos no Chile, defendem que a abundância de tais galáxias desafia os modelos actuais do Universo.

As galáxias ter-se-ão formado nos primeiros dois mil milhões de anos do Universo (que terá 13,7 mil milhões de anos de acordo com a teoria do Big Bang). Os resultados foram publicados esta quarta-feira na revista Nature.

“Esta descoberta contraria os modelos actuais para aquele período da evolução cósmica e vai ajudar a acrescentar alguns detalhes que faltavam até agora“, afirmou o investigador Tao Wang, citado em comunicado pela Universidade de Tóquio.

De acordo com a investigação, a existência e a forma como evoluíram as galáxias ‘super-massivas’ antigas permite saber mais sobre a evolução dos buracos negros ‘super-massivos’ (regiões do Universo de grande massa de onde nem a luz escapa), uma vez que quanto mais massa tem uma galáxia mais massa tem o buraco negro no centro dessa galáxia.

Por outro lado, segundo os autores do estudo, as galáxias com maior massa estão ligadas à distribuição da matéria escura, a que não é visível e que constitui a maior parte do Universo.

“Tal [facto] desempenha um papel na modulação da estrutura e distribuição das galáxias. Os investigadores vão precisar de actualizar as suas teorias”, sustentou o astrónomo Kotaro Kohno.

Dada a distância a que se encontra este tipo de galáxias, a luz por elas emitida chega muito ténue à Terra, não sendo visível com telescópios ópticos.

A equipa de astrónomos japoneses espera aprofundar os seus estudos sobre as 39 galáxias, nomeadamente sobre a sua população de estrelas e a sua composição química, com o potente telescópio espacial James Webb, com lançamento previsto para 2021, após sucessivos adiamentos.

ZAP // Lusa

Por Lusa
7 Agosto, 2019

 

2407: Estrela super-veloz conseguiu escapar ao buraco negro super-massivo da Via Láctea

CIÊNCIA

(dr) Mark A. Garlick

Muitas estrelas orbitam perto de Sagitário A*, o buraco negro super-massivo no centro da Via Láctea. Mas nem todas têm o mesmo destino.

Em algumas galáxias, algumas dessas estrelas são separadas quando se aproximam do buraco negro super-massivo. Outras mudam de cor devido aos efeitos gravitacionais. E em alguns casos, as estrelas são atiradas para o espaço intergaláctico. S5-HVS1 é uma delas.

Como relatado num artigo disponível no arXiv, ainda a ser revisto por pares, um grupo internacional de cientistas identificou uma estrela hiper-veloz enquanto estudavam objectos para o Southern Stellar Stream Spectroscopic Survey (S5).

A estrela estava a mover-se a 1.017 quilómetros por segundo – o que abrange a distância entre Nova Iorque, nos Estados Unidos, e Sidney, na Austrália, em apenas 15,7 segundos.

Para se mover a essa velocidade, muito mais rápido que uma estrela comum, algo deve tê-la acelerado. A equipa de investigadores tentou estimar de onde a estrela poderia possivelmente ter vindo, e com base em sua análise, a explicação mais provável é o núcleo da Via Láctea.

É muito fácil apontar o dedo ao Sagitário A*. Se o buraco negro super-massivo for, de facto, o culpado, a estrela provavelmente foi expulsa a uma velocidade de cerca de 1.800 quilómetros por segundo e tem vindo a desacelerar lentamente nas suas viagens durante cerca de 4,8 milhões de anos. A estrela, que é um objecto padrão de fusão de hidrogénio, está localizada a aproximadamente 30 mil anos-luz da Terra.

Embora esta seja a estrela mais rápida já descoberta, não é um objecto único. Astrónomos descobriram dúzias destas estrelas, embora a maioria delas tenha sido acelerada para fora da galáxia por outros eventos além das interacções com Sagitário A *.

Os cientistas sugerem que, se uma das duas estrelas num sistema binário for super-nova, poderá dar empurrar a sua companheira além do disco da Via Láctea.

Mas as estrelas não estão apenas a ser expulsas. Os investigadores também já descobriram estrelas que chegam à nossa galáxia, vindas de pequenas companheiras da Via Láctea. Também poderiam ter sido acelerados por uma super-nova ou talvez até por um buraco negro super-massivo que ainda não conhecemos.

ZAP //

Por ZAP
5 Agosto, 2019

 

2374: Como os buracos negros moldam galáxias

Impressão de artista que mostra como os ventos ultra-rápidos soprados por um buraco negro super-massivo interage com a matéria interestelar na galáxia hospedeira, limpando gás das suas regiões centrais.
Crédito: ESA/ATG medialab

Dados do observatório de raios-X XMM-Newton da ESA revelaram como os buracos negros super-massivos moldam as suas galáxias hospedeiras com ventos fortes que varrem a matéria interestelar.

Num novo estudo, os cientistas analisaram oito anos de observações do XMM-Newton do buraco negro no centro de uma galáxia activa conhecida como PG 1114+445, mostrando como os ventos ultra-rápidos – fluxos de gás emitidos do disco de acreção muito próximo do buraco negro – interagem com a matéria interestelar nas partes centrais da galáxia. Estes fluxos já tinham sido vistos antes, mas o novo estudo identifica claramente, e pela primeira vez, três fases da sua interacção com a galáxia hospedeira.

“Estes ventos podem explicar algumas correlações surpreendentes que os cientistas conhecem há anos, mas que não conseguiam explicar,” disse o autor principal Roberto Serafinelli do Instituto Nacional de Astrofísica de Milão, Itália, que realizou a maior parte do trabalho como parte do seu doutoramento na Universidade de Roma Tor Vergata.

“Por exemplo, vemos uma correlação entre as massas de buracos negros super-massivos e a dispersão de velocidade das estrelas nas partes internas das suas galáxias hospedeiras. Mas não há como tal se deva ao efeito gravitacional do buraco negro. O nosso estudo mostra, pela primeira vez, como estes ventos de buracos negros impactam a galáxia em maior escala, possivelmente fornecendo o elo que faltava.”

Os astrónomos já haviam detectado dois tipos de fluxos nos espectros de raios-X emitidos pelos núcleos activos das galáxias, as densas regiões centrais das galáxias conhecidas por conter buracos negros super-massivos. Os chamados fluxos ultra-rápidos (em inglês “ultra-fast outflows”, ou UFOs), feitos de gás altamente ionizado, viaja a velocidades de até 40% da velocidade da luz e são observáveis nas proximidades do buraco negro central.

Os fluxos mais lentos, conhecidos como absorvedores quentes, viajam a velocidades muito mais baixas, de centenas de quilómetros por segundo, e possuem características físicas semelhantes – como densidade de partículas e ionização – à matéria interestelar circundante. É mais provável que esses fluxos mais lentos sejam detectados a distâncias maiores dos centros das galáxias.

No novo estudo, os cientistas descrevem um terceiro tipo de fluxo que combina características dos dois anteriores: a velocidade de um UFO e as propriedades físicas de um absorvedor quente.

“Nós pensamos que este é o ponto em que o UFO toca a matéria interestelar e varre-a como um limpa-neves,” disse Serafinelli. “Nós chamamos a isto ‘escoamento ultra-rápido de arrasto’ porque o UFO neste estágio está a penetrar na matéria interestelar. É similar ao vento que empurra os barcos no mar.”

Este arrasto acontece a uma distância de dezenas a centenas de anos-luz do buraco negro. O UFO gradualmente empurra a matéria interestelar para longe das partes centrais da galáxia, limpando-a do gás e diminuindo a acreção da matéria em redor do buraco negro super-massivo.

Embora os modelos já tenham previsto antes este tipo de interacção, o estudo actual é o primeiro a apresentar observações reais das três fases.

“Nos dados do XMM-Newton, podemos ver material a distâncias maiores do centro da galáxia que ainda não foi perturbado pelo UFO interno,” disse o co-autor Francesco Tombesi da Universidade de Roma Tor Vergata e do Centro de Voo Espacial Goddard da NASA. “Também podemos ver nuvens mais próximas do buraco negro, perto do núcleo da galáxia, onde o UFO começou a interagir com a matéria interestelar.”

Esta primeira interacção acontece muitos anos depois do UFO ter deixado o buraco negro. Mas a energia do UFO permite que o buraco negro relativamente pequeno tenha impacto sobre o material muito além do alcance da sua força gravitacional.

De acordo com os cientistas, os buracos negros super-massivos transferem a sua energia para o ambiente circundante através desses fluxos e gradualmente limpam as regiões centrais da galáxia de gás, o que pode então interromper a formação estelar. De facto, as galáxias de hoje produzem estrelas com muito menos frequência do que costumavam nos estágios iniciais da sua formação.

“Esta é a sexta vez que estes fluxos são detectados,” acrescentou Serafinelli. “É tudo ciência muito recente. Estas fases do fluxo já tinham sido observadas separadamente, mas a ligação entre elas não era clara até agora.”

A resolução de energia sem precedentes do XMM-Newton foi fundamental para diferenciar os três tipos de características correspondentes aos três tipos de fluxos. No futuro, com observatórios novos e mais poderosos, como o ATHENA (Advanced Telescope for High ENergy Astrophysics) da ESA, os astrónomos poderão observar centenas de milhares de buracos negros super-massivos, detectando estes fluxos mais facilmente. ATHENA, que será mais de 100 vezes mais sensível do que o XMM-Newton, deverá ser lançado no início da década de 2030.

“A descoberta de uma fonte é excelente, mas o saber que este fenómeno é comum no Universo seria um grande avanço,” comentou Norbert Schartel, cientista do projecto XMM-Newton da ESA. “Mesmo com o XMM-Newton, podemos encontrar mais destas fontes na próxima década.”

Mais dados, no futuro, vão ajudar a desvendar as complexas interacções entre os buracos negros super-massivos e as suas galáxias hospedeiras em detalhe e a explicar a diminuição na formação estelar que os astrónomos observam ter ocorrido ao longo de milhares de milhões de anos.

Astronomia On-line
26 de Julho de 2019

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2318: O Hubble encontrou um buraco negro que não devia existir

A. Feild and L. Hustak / ESA / NASA

Algo estranho está a acontecer a 130 milhões de anos-luz da Via Láctea na galáxia espiral NGC 3174. Há um disco fino de material a rodear o seu pequeno e esfomeado buraco negro.

Discos como os encontrados na NGC 3147 – feitos de gás, poeira e e outros detritos puxados para dentro da órbita do buraco negro – são normalmente encontrados em galáxias mais activas, com buracos negros maiores, que parecem muito mais brilhantes para os nossos telescópios.

Normalmente, quanto mais gás está a ser aprisionado por um buraco negro, mais brilhante aparece o disco de acreção, e mais energia é libertada numa explosão de radiação electromagnética conhecida como quasar. Mas o disco de acreção proveniente da NGC 3147 parece desafiar essa tendência.

O buraco negro é relativamente fraco. Os astrónomos esperavam ver algo mais parecido com um “donut inflamado” do que com um disco parecido com uma panqueca. “O tipo de disco que vemos é um quasar em escala reduzida que não esperávamos existir“, disse o astrónomo e primeiro autor do estudo, Stefano Bianchi, da Universidade Roma Tre, em Itália, em comunicado.

“É o mesmo tipo de disco que vemos em objectos que são mil ou até cem mil vezes mais luminosos. As previsões de modelos actuais para galáxias activas muito fracas falharam claramente”, explicou o autor do estudo publicado a 11 de Julho na revista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Uma observação deste tipo no espaço profundo só é possível graças à super-poderosa óptica do telescópio Hubble que, como diz Bianchi, poderia ajudar na compreensão de como as galáxias menos activas operam.

O Telescópio Espacial Hubble conseguiu bloquear a luz da galáxia circundante para observar a velocidade, temperatura e outras características da matéria dentro do disco em espiral. Além de ser uma anomalia em primeiro lugar, o disco também está tão próximo do campo gravitacional do seu buraco negro que a sua luz está a ser entortada e intensificada, tornando-se um achado ainda mais fascinante.

“Esta é uma visão intrigante num disco muito próximo de um buraco negro, tão perto que as velocidades e a intensidade da atracção gravitacional estão a afetar a forma como vemos os fotões de luz”, diz Bianchi.

Isto significa que o sistema dá aos astrónomos uma rara oportunidade de testar as teorias da relatividade propostas por Albert Einstein. A luz visível do disco do buraco negro na NGC 3147 pode ajudar na análise da relatividade geral e da relatividade especial – como espaço, tempo, luz e gravidade se encaixam. É também outro exemplo do cosmos que continua a despertar o inesperado.

Ironicamente, os astrónomos originalmente seleccionaram a NGC 3147 como candidata para a produção de discos que não podiam formar-se ao redor de buracos negros menores. “Achamos que este foi o melhor candidato para confirmar que, abaixo de certas luminosidades, o disco de acreção já não existe”, afirmou, no site do Hubble, o astrónomo Ari Laor, do Technion-Israel Institute of Technology.

“O que vimos foi algo completamente inesperado. Encontramos gás em movimento a produzir características que só podemos explicar como sendo produzidas por material girando num disco fino bem próximo do buraco negro.”

ZAP //

Por ZAP
16 Julho, 2019

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2307: Cientistas identificam dois buracos negros super-massivos em rota de colisão

Par titânico: uma equipa de astrofísicos avistou um par de buracos negros super-massivos, mais ou menos a 2,5 mil milhões de anos-luz, em rota de colisão (inserção). O par pode ser usado para estimar quantas fusões detectáveis de buracos negros super-massivos existem no Universo actual e para prever quando terá lugar a primeira detecção histórica do “ruído” de fundo de ondas gravitacionais.
Crédito: Andy Goulding et al./The Astrophysical Journal Letters 2019

Astrónomos descobriram um par distante de buracos negros titânicos em rota de colisão. A massa de cada buraco negro é superior a 800 milhões de vezes a do nosso Sol. À medida que os dois se aproximam gradualmente numa espiral da morte, vão começar a libertar ondas gravitacionais que ondulam através do espaço-tempo. Estas ondulações cósmicas vão juntar-se ao ruído de fundo, ainda não detectado, das ondas gravitacionais de outros buracos negros super-massivos. Mesmo antes da colisão, as ondas gravitacionais que emanam do par de buracos negros super-massivos superam aquelas anteriormente detectadas pelas fusões de buracos negros e estrelas de neutrões muito menores.

“As colisões entre galáxias gigantes criam alguns dos ambientes mais extremos que conhecemos e devem, teoricamente, culminar no encontro de dois buracos negros super-massivos, de modo que foi incrivelmente excitante encontrar um par de buracos negros imensamente energéticos, tão próximos um do outro, nas nossas imagens obtidas pelo Telescópio Espacial Hubble,” disse Andy Goudling, investigador de ciências astrofísicas da Universidade de Princeton, autor principal do artigo publicado no dia 10 de Julho na revista The Astrophysical Journal Letters.

“Os binários compostos por buracos negros super-massivos produzem as ondas gravitacionais mais ‘barulhentas’ do Universo,” disse a co-descobridora e co-autora, Chiara Mingarelli, cientista do Centro de Astrofísica Computacional do Instituto Flatiron em Nova Iorque, EUA. As ondas gravitacionais de pares de buracos negros super-massivos “são um milhão de vezes mais fortes do que as detectadas pelo LIGO.”

“Quando estes buracos negros super-massivos se fundem, criam um buraco negro centenas de vezes maior do que o que se encontra no centro da nossa própria Galáxia,” comentou o estudante de Princeton, Kris Pardo, co-autor do artigo.

Os dois buracos negros super-massivos são especialmente interessantes porque estão a cerca de 2,5 mil milhões de anos-luz da Terra. Dado que observar objectos distantes, em astronomia, é como olhar para trás no tempo, o par pertence a um Universo 2,5 mil milhões de anos mais jovem do que o nosso. Coincidentemente, é aproximadamente o mesmo tempo que os astrónomos estimam que os buracos negros devem levar para começar a produzir as poderosas ondas gravitacionais.

No Universo actual, os buracos negros já estão a emitir essas ondas gravitacionais, mas, mesmo à velocidade da luz, as ondas só cá chegarão daqui a milhares de milhões de anos. No entanto, o par ainda tem utilidade. A sua descoberta pode ajudar os cientistas a estimar quantos buracos negros super-massivos próximos estão a emitir ondas gravitacionais que podemos detectar agora.

A detecção do fundo de ondas gravitacionais ajudaria a responder algumas das maiores incógnitas da astronomia, como a frequência com que as galáxias se fundem e se os pares de buracos negros super-massivos sequer se fundem ou se ficam presos numa valsa quase infinita em torno um do outro.

“É um grande embaraço para astronomia, não sabermos se os buracos negros super-massivos se fundem,” salientou Jenny Greene, professora de ciências astrofísicas em Princeton e co-autora do artigo. “Para todos os que trabalham na física de buracos negros, observacionalmente, este é um enigma de longa data que precisamos de resolver.”

Os buracos negros super-massivos podem conter milhões ou até milhares de milhões de vezes a massa do nosso Sol. Quase todas as galáxias, incluindo a nossa própria Via Láctea, contêm pelo menos um destes gigantes no seu núcleo. Quando as galáxias se fundem, os seus buracos negros super-massivos encontram-se e começam a orbitar-se um ao outro. Com o tempo, esta órbita fica mais pequena enquanto o gás e as estrelas passam entre os buracos negros e roubam energia.

No entanto, assim que os buracos negros super-massivos se aproximam demais, este roubo energético praticamente pára. Algumas teorias sugerem que ficam a mais ou menos 1 parsec (aproximadamente 3,2 anos-luz). Esta desaceleração dura quase indefinidamente e é conhecida como o “problema do parsec final”. Neste cenário, apenas grupos muito raros de três ou mais buracos negros super-massivos resultam em fusões.

Os astrónomos não podem apenas procurar pares estagnados, porque muito antes dos buracos negros ficarem separados por 1 parsec, já estão demasiado perto um do outro para os distinguirmos como dois objectos separados. Além disso, só produzem ondas gravitacionais fortes quando superarem o obstáculo final do último parsec e ficarem ainda mais íntimos (observados como eram há 2,5 mil milhões de anos, os recém-descobertos buracos negros super-massivos estão separados por cerca de 430 parsecs).

Se o problema do parsec final não for, na realidade, um problema, então os astrónomos esperam que o Universo esteja repleto com o clamor de ondas gravitacionais de pares de buracos negros super-massivos no processo de fusão. “Este ruído é chamado de fundo de ondas gravitacionais e é um pouco como um coro caótico de grilos que cantam à noite,” comentou Goulding. “Não conseguimos discernir um grilo do outro, mas o volume do barulho ajuda a estimar quantos grilos existem.”

Se dois buracos negros super-massivos colidirem e se combinarem, o evento enviará um trovão estrondoso que diminuirá o coro de fundo – mas “ouvi-lo” não será tarefa fácil.

As ondas gravitacionais reveladoras geradas pela fusão de buracos negros super-massivos estão fora das frequências observáveis actualmente por experiências como o LIGO e Virgo, que já detectaram as fusões muito mais pequenas entre buracos negros e estrelas de neutrões. Os cientistas que caçam ondas gravitacionais maiores, como originárias de colisões entre buracos negros super-massivos, dependem de conjuntos de estrelas especiais chamadas pulsares que agem como metrónomos, enviando ondas de rádio num ritmo constante. Se uma onda gravitacional passageira esticar ou comprimir o espaço entre a Terra e o pulsar, o ritmo ficará ligeiramente diferente.

A detecção do fundo de ondas gravitacionais, usando um destes pulsares, requer paciência e uma abundância de estrelas monitorizadas. O ritmo de um único pulsar pode ser perturbado por apenas algumas centenas de nanos-segundos ao longo de uma década. Quanto mais alto for o ruído de fundo, maiores serão as perturbações de temporização e mais rápida será a detecção.

Goulding, Greene e os outros astrónomos observacionais da equipa detectaram os dois titãs com o Telescópio Espacial Hubble. Embora os buracos negros super-massivos não sejam directamente visíveis através de um telescópio óptico como o Hubble, são rodeados por aglomerados brilhantes de estrelas luminosas e gás quente atraídos pelo poderoso puxão gravitacional. Para o seu tempo na história, a galáxia que abriga o recém-descoberto par de buracos negros super-massivos “é basicamente a galáxia mais luminosa do Universo”, realçou Goulding. Além disso, o núcleo da galáxia está a lançar duas plumas de gás extraordinariamente colossais. Quando apontaram o Hubble a fim de descobrir as origens das suas espectaculares nuvens de gás, os investigadores descobriram que o sistema não continha um, mas dois buracos negros massivos.

Os astrónomos observacionais juntaram-se aos físicos de ondas gravitacionais, Mingarelli e Pardo, para interpretar a descoberta no contexto do fundo de ondas gravitacionais. A descoberta fornece um ponto de ancoragem para estimar quantas fusões de buracos negros super-massivos estão dentro da distância de detecção da Terra. As estimativas anteriores basearam-se em modelos computacionais da frequência de fusões galácticas, em vez de observações reais de pares de buracos negros super-massivos.

Com base nos dados, Pardo e Mingarelli previram que, num cenário optimista, existem cerca de 112 buracos negros super-massivos próximos a emitir ondas gravitacionais. A primeira detecção do fundo de ondas gravitacionais de fusões de buracos negros super-massivos deve, portanto, surgir dentro de cinco anos. Se essa detecção não for feita, poderá ser evidência de que o problema do parsec final é intransponível. A equipa está actualmente a analisar outras galáxias parecidas àquela que abriga o novo binário composto por dois buracos negros super-massivos. A descoberta de pares adicionais ajudará os cientistas a aprimorar as suas previsões.

“Este é o primeiro exemplo encontrado de um par tão íntimo de buracos negros massivos, mas podem muito bem existir mais buracos negros super-massivos binários à espera de serem descobertos,” comentou o co-autor e professor Michael Strauss, vice-presidente do Departamento de Ciências Astrofísicas de Princeton. “Quanto mais pudermos aprender sobre a população de buracos negros em fusão, melhor podemos entender o processo de formação das galáxias e a natureza do fundo de ondas gravitacionais.”

Astronomia On-line
12 de Julho de 2019

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2292: Raios-X assinalam buracos negros através do oceano cósmico

Os astrónomos utilizaram o Chandra para medir a rotação de cinco quasares, cada um consistindo de um buraco negro super-massivo que consome rapidamente matéria de um disco de acreção circundante. O efeito da lente gravitacional de cada um destes quasares, por uma galáxia interveniente, criou várias imagens de cada quasar, como visto nestas imagens do Chandra de quatro dos alvos. A matéria num destes vórtices cósmicos gira a mais de 70% da velocidade da luz.
Crédito: NASA/CXC/Universidade do Oklahoma/X. Dai et al.

Como redemoinhos no oceano, os buracos negros giratórios no espaço criam uma torrente rodopiante em seu redor. No entanto, os buracos negros não criam redemoinhos de vento ou água. Ao invés, produzem discos de gás e poeira aquecidos a centenas de milhões de graus que brilham em raios-X.

Usando dados do Observatório de raios-X Chandra da NASA e alinhamentos fortuitos ao longo de milhares de milhões de anos-luz, os astrónomos utilizaram uma nova técnica para medir a rotação de cinco buracos negros super-massivos. A matéria num destes vórtices cósmicos gira a mais de 70% da velocidade da luz.

Os astrónomos tiraram proveito de um fenómeno natural conhecido como lente gravitacional. Com o alinhamento certo, a flexão do espaço-tempo por um objecto massivo, como por exemplo uma galáxia grande, pode ampliar e produzir imagens múltiplas de um objecto distante, como previsto por Einstein.

Nesta mais recente investigação, os astrónomos usaram o Chandra e o efeito de lentes gravitacionais para estudar seis quasares, cada um consistindo de um buraco negro super-massivo que consome rapidamente matéria de um disco de acreção circundante. O efeito da lente gravitacional de cada um destes quasares, por uma galáxia interveniente, criou várias imagens de cada quasar, como visto nestas imagens do Chandra de quatro dos alvos. Para separar as imagens de cada quasar foi necessária a capacidade do Chandra em obter imagens muito detalhadas.

O principal avanço feito pelos investigadores neste estudo foi que tiraram proveito das “micro-lentes”, onde estrelas individuais na galáxia interveniente forneceram uma ampliação adicional da luz do quasar. Uma ampliação maior significa que uma região mais pequena está a produzir a emissão de raios-X.

Os cientistas, seguidamente, usaram a propriedade de que um buraco negro giratório arrasta o espaço em seu redor e permite que a matéria orbite mais perto do buraco negro do que é possível para um buraco negro não giratório. Portanto, uma região emissora mais pequena, correspondente a uma órbita rígida, geralmente implica um buraco negro com maior rotação. Os autores concluíram, a partir da sua análise de micro-lentes, que os raios-X vêm de uma região tão pequena que os buracos negros devem estar a girar muito depressa.

Os resultados mostraram que um dos buracos negros, no quasar de lente chamado “Cruz de Einstein”, está a girar ao (ou quase) ritmo máximo possível. Isto corresponde ao horizonte de eventos, o ponto de não retorno do buraco negro, girando à velocidade da luz, 300.000 km/s. Quatro outros buracos negros na amostra estão a girar, em média, a cerca de metade dessa velocidade (o sexto não permitiu uma estimativa da rotação).

Para a Cruz de Einstein a emissão de raios-X é de uma parte do disco inferior a 2,5 vezes o tamanho do horizonte de eventos, e para os outros 4 quasares os raios-X vêm de uma região com quatro a cinco vezes o tamanho do horizonte de eventos.

Como é que estes buracos negros podem girar tão depressa? Os investigadores pensam que estes buracos negros super-massivos cresceram, provavelmente, acumulando a maior parte do seu material ao longo de milhares de milhões de anos a partir de um disco de acreção com orientação e direcção de rotação semelhantes, em vez de direcções aleatórias. Como um carrossel que continua a ser empurrado na mesma direcção, os buracos negros continuaram a ganhar velocidade.

Os raios-X detectados pelo Chandra são produzidos quando o disco de acreção em redor do buraco negro cria uma nuvem, ou coroa, com vários milhões de graus, acima do disco perto do buraco negro. Os raios-X desta coroa são reflectidos da orla interna do disco de acreção e as fortes forças gravitacionais perto do buraco negro distorcem o espectro reflectido de raios-X, isto é, a quantidade de raios-X vistos a diferentes energias. As grandes distorções vistas nos espectros de raios-X dos quasares aqui estudados implicam que a orla interna do disco deve estar próxima dos buracos negros, mais evidências de que devem estar a girar depressa.

Os quasares estão localizados a distâncias que variam de 8,8 a 10,9 mil milhões de anos-luz, e os buracos negros têm massas entre 160 e 500 milhões de vezes a do Sol. Estas observações de quasares sob o efeito de lentes gravitacionais foram as mais longas já feitas com o Chandra, com tempos totais de exposição que variam entre 1,7 e 5,4 dias.

O artigo que descreve estes resultados foi publicado na edição de 2 de julho da revista The Astrophysical Journal e está disponível online.

Astronomia On-line
9 de Julho de 2019

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2269: Investigadores lançam luz sobre origens dos buracos negros

Impressão de artista de um buraco negro.

Astrofísicos encontraram evidências da formação directa de buracos negros que não precisam de emergir de uma estrela remanescente – uma descoberta que pode fornecer aos cientistas uma explicação para a presença de buracos negros extremamente massivos nos estágios iniciais do nosso Universo.

Os professores de Física e Astronomia Shatanu Basu e Arpan Das, da Universidade Western, Canadá, desenvolveram uma explicação para a distribuição observada de massas e luminosidades de buracos negros super-massivos, para as quais não havia anteriormente explicação científica.

O estudo foi publicado na passada sexta-feira na revista The Astrophysical Journal Letters.

A descoberta é baseada na simples suposição de que os buracos negros super-massivos se formam rapidamente em curtos períodos de tempo e então – de repente – param. Esta explicação contrasta com o entendimento actual de que os buracos negros de massa estelar emergem quando o núcleo de uma estrela massiva colapsa sobre si próprio.

“Esta é uma evidência observacional indirecta de que os buracos negros originam de colapsos directos e não de remanescentes estelares,” disse Basu, especialista reconhecido internacionalmente dos estágios iniciais de formação estelar e de evolução de discos proto-planetários.

Basu e Das desenvolveram o novo modelo matemático calculando a função de massa dos buracos negros super-massivos que se formam ao longo de um período de tempo limitado e sofrem um rápido crescimento exponencial de massa. O crescimento em massa pode ser regulado pelo limite de Eddington que é definido por um balanço de forças de radiação e gravitação ou pode até excedê-lo por um factor modesto.

“Os buracos negros super-massivos tiveram apenas um curto período de tempo para crescer depressa e, em algum momento, devido a toda a radiação no Universo criada por outros buracos negros e estrelas, a sua produção foi interrompida,” explicou Basu. “Este é o cenário de colapso directo.”

Durante a última década, vários buracos negros super-massivos, mil milhões de vezes mais massivos do que o Sol, foram descobertos em grandes desvios para o vermelho, o que significa que já existiam no Universo apenas 800 milhões de anos após o Big Bang. A presença destes buracos negros jovens e massivos põe em causa a nossa compreensão da formação e do crescimento dos buracos negros.

O cenário de colapso directo permite que as massas iniciais sejam muito maiores do que o implícito no cenário padrão de remanescente estelar, e pode ter um grande papel na explicação das observações. Este novo resultado fornece evidências de que os buracos negros, por meio de colapso directo, foram produzidos no Universo inicial.

Basu é da opinião que estes novos resultados podem ser usados para inferir a história da formação dos buracos negros extremamente massivos que existem nos primeiros tempos do nosso Universo e que é preciso mais trabalho para comprovar a sua validade.

Astronomia On-line
2 de Julho de 2019

2171: Campo magnético pode manter o buraco negro da Via Láctea relativamente calmo

Linhas de fluxo que mostram os campos magnéticos sobrepostos a uma imagem a cores do anel de poeira que rodeia o buraco negro super-massivo da Via Láctea. A estrutura azul em forma de Y é material quente que cai em direcção ao buraco negro, localizado próximo do ponto onde os dois braços da figura em forma de Y se intersectam. As linhas revelam que o campo magnético segue a forma da estrutura empoeirada. Cada dos braços azuis tem o seu próprio campo que é totalmente distinto do resto do anel, visto em rosa.
Crédito: poeira e campos magnéticos – NASA/SOFIA; imagem do campo estelar – NASA/Telescópio Espacial Hubble

Existem buracos negros super-massivos no centro da maioria das galáxias, e a nossa Via Láctea não é excepção. Mas muitas outras galáxias têm buracos negros altamente activos, o que significa que está a cair neles muito material, emitindo radiação altamente energética neste processo de “alimentação”. O buraco negro central da Via Láctea, por outro lado, está relativamente calmo. Novas observações do SOFIA (Stratospheric Observatory for Infrared Astronomy) da NASA estão a ajudar os cientistas a compreender as diferenças entre buracos negros activos e silenciosos.

Estes resultados fornecem informações sem precedentes sobre o forte campo magnético no centro da Via Láctea. Os cientistas usaram o mais novo instrumento do SOFIA, o HAWC+, para realizar estas medições.

Os campos magnéticos são forças invisíveis que influenciam os percursos de partículas carregadas e têm efeitos significativos sobre os movimentos e a evolução da matéria em todo o Universo. Mas os campos magnéticos não podem ser visualizados directamente, portanto o seu papel não é bem compreendido. O instrumento HAWC+ detecta luz infravermelha distante e polarizada, invisível aos olhos humanos, emitida por grãos de poeira. Estes grãos alinham-se perpendicularmente aos campos magnéticos. A partir dos resultados do SOFIA, os astrónomos podem mapear a forma e inferir a força do campo magnético, de outra forma invisível, ajudando a visualizar esta força fundamental da natureza.

“Este é um dos primeiros exemplos em que podemos realmente ver como os campos magnéticos e a matéria interestelar interagem uns com os outros,” observou Joan Schmelz, astrofísica do Centro de Pesquisas Espaciais Universitárias do Centro Ames da NASA em Silicon Valley, Califórnia, EUA, co-autora do artigo que descreve as observações. “O HAWC+ muda o jogo.”

Observações anteriores do SOFIA tinham mostrado o anel inclinado de gás e poeira em órbita do buraco negro da Via Láctea, de nome Sagitário A* (Sgr A*). Mas os novos dados do HAWC+ fornecem uma visão única do campo magnético nesta área, que parece traçar a história da região ao longo dos últimos 100.000 anos.

Os detalhes destas observações do campo magnético, pelo SOFIA, foram apresentados na reunião de Junho de 2019 da Sociedade Astronómica Americana e serão submetidos à revista The Astrophysical Journal.

A gravidade do buraco negro domina a dinâmica do centro da Via Láctea, mas o papel do campo magnético tem sido um mistério. As novas observações com o HAWC+ revelam que o campo magnético é forte o suficiente para restringir os movimentos turbulentos do gás. Se o campo magnético canalizar o gás para que entre no próprio buraco negro, o buraco negro torna-se activo porque consome muito gás. No entanto, se o campo magnético canalizar o gás para que entre em órbita em redor do buraco negro, então o buraco negro ficará quieto porque não está a ingerir nenhum gás que, de outra forma, acabaria por formar novas estrelas.

Os investigadores combinaram imagens no infravermelho médio e longínquo das câmaras do SOFIA com novas linhas de fluxo que visualizam a direcção do campo magnético. A estrutura azul em forma de Y (ver figura) é material quente que cai em direcção ao buraco negro, localizado próximo do ponto onde os dois braços da figura em forma de Y se intersectam. Colocando a estrutura do campo magnético sobre a imagem revela que o campo magnético segue a forma da estrutura empoeirada. Cada dos braços azuis tem o seu próprio componente de campo que é totalmente distinto do resto do anel, visto em rosa. Mas também existem lugares onde o campo se distancia das principais estruturas de poeira, como nas extremidades superior e inferior do anel.

“A forma espiral do campo magnético canaliza o gás para uma órbita em torno do buraco negro,” comentou Darren Dowll, cientista do JPL da NASA e investigador principal do instrumento HAWC+, autor principal do estudo. “Isto pode explicar porque é que o nosso buraco negro está calmo enquanto outros estão activos.”

As novas observações do SOFIA com o HAWC+ ajudam a determinar como o material no ambiente extremo de um buraco negro super-massivo interage com ele, abordando uma antiga questão de porque é que o buraco negro central da Via Láctea é relativamente ténue, enquanto os de outras galáxias são tão brilhantes.

Astronomia On-line
14 de Junho de 2019

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2170: Stephen Hawking estava certo. Buracos negros podem evaporar-se

CIÊNCIA

JPL-Caltech / NASA

Em 1974, Stephen Hawking fez uma das suas mais famosas predições: que os buracos negros poderiam, eventualmente, evaporar-se.

De acordo com a teoria de Hawking, os buracos negros não são perfeitamente “negros”. Em vez disso, emitem partículas. Essa radiação, acreditava o cientista, poderia eventualmente extrair energia e massa suficientes dos buracos negros para fazer com que desaparecessem. A teoria é amplamente aceite como verdadeira, mas já foi quase impossível provar.

Pela primeira vez, no entanto, os físicos mostraram a indescritível radiação de Hawking – pelo menos em laboratório. Embora a radiação de Hawking seja demasiado fraca para ser detectada no espaço pelos nossos instrumentos actuais, os físicos já viram a radiação num buraco negro analógico criado usando ondas sonoras e algumas das mais frias e estranhas matérias do universo.

Os buracos negros exercem uma força gravitacional incrivelmente poderosa que até mesmo um fotão, que viaja à velocidade da luz, não conseguiria escapar. Enquanto o vácuo do espaço é geralmente visto como vazio, a incerteza da mecânica quântica dita que o vácuo está repleto de partículas virtuais que entram e saem da existência em pares matéria-antimatéria.

Normalmente, depois de um par de partículas virtuais aparecer, aniquilam-se imediatamente. Ao lado de um buraco negro, no entanto, as forças extremas da gravidade, em vez disso, separam as partículas, com uma partícula absorvida pelo buraco negro, enquanto a outra é disparada para o espaço.

A partícula absorvida tem energia negativa, o que reduz a energia e a massa do buraco negro. Engolindo suficientes partículas virtuais, o buraco negro acabará eventualmente por evaporar. A partícula que escapa é conhecida como radiação de Hawking. Essa radiação é demasiado fraca e é impossível actualmente observá-la no espaço.

O físico Jeff Steinhauer e os seus colegas do Technion – Instituto de Tecnologia de Israel em Haifa usaram um gás extremamente frio chamado condensado de Bose-Einstein para modelar o horizonte de eventos de um buraco negro, a fronteira invisível além da qual nada pode escapar. Num fluxo desse gás, colocaram um penhasco, criando uma “cascata” de gás. Quando o gás fluía sobre a cascata, transformava energia potencial em energia cinética para fluir mais rápido do que a velocidade do som.

Em vez de partículas de matéria e antimatéria, os investigadores usaram pares de fonões, ou ondas sonoras quânticas, no fluxo de gás. O fonão no lado lento conseguia viajar contra o fluxo do gás, longe da cascata, enquanto o fonão no lado rápido não conseguia, ficando preso pelo “buraco negro” do gás supersónico.

“É como se estivesse a tentar nadar contra uma corrente mais rápida do que poderia nadar”, disse Steinhauer ao Live Science. “Isso é análogo a um fotão num buraco negro a tentar sair, mas a ser puxado pela gravidade da maneira errada”.

Hawking previu que a radiação das partículas emitidas estaria num espectro contínuo de comprimentos de onda e energias. O físico também disse que poderia ser descrito por uma única temperatura que dependesse apenas da massa do buraco negro. A recente experiência confirmou ambas as previsões no buraco negro sónico.

Este estudo é um passo ao longo de um longo processo. Por outro lado, este estudo não mostrou os pares de fonões a ser correlacionados a nível quântico, que é outro aspecto importante das previsões de Hawking.

ZAP //

Por ZAP
14 Junho, 2019

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2160: A todo o gás: GTC detecta ventos poderosos produzidos por um buraco negro super-massivo

Os ventos de um buraco negro “varrem” o gás das galáxias.
Crédito: ESA/ATG medialab

Os buracos negros super-massivos nos centros de muitas galáxias parecem ter uma influência básica nas suas evoluções. Isto acontece durante uma fase em que o buraco negro está a consumir o material da galáxia em que reside a uma grande velocidade, crescendo em massa ao fazê-lo. Durante esta fase, dizemos que a galáxia tem um núcleo activo (AGN, “active galactic nucleus).

O efeito que esta actividade tem sobre a galáxia hospedeira é conhecido como feedback AGN e uma das suas propriedades são os ventos galácticos: este é o gás do centro da galáxia que é expelido pela energia libertada pelo núcleo activo. Estes ventos podem atingir velocidades de até milhares de quilómetros por segundo e nos AGNs mais energéticos, por exemplo, nos quasares, podem limpar os centros das galáxias impedindo a formação de novas estrelas. Mostrou-se que a evolução da formação estelar ao longo de escalas de tempo cosmológicas não pode ser explicada sem a existência de um mecanismo regulador.

Para estudar estes ventos em quasares utilizou-se o espectrógrafo infravermelho EMIR acoplado ao GTC (Gran Telescopio Canarias). O EMIR é um instrumento completamente desenvolvido no Instituto de Astrofísica das Canárias, construído para estudar os objectos mais frios e mais distantes do Universo, analisando a luz infravermelha. Desde Junho de 2016 que está instalado no GTC, depois de passar por uma fase exaustiva de testes nas oficinas da Divisão de Instrumentos da sede do IAC em La Laguna.

Os dados obtidos desde então têm sido utilizados para produzir vários artigos científicos dos quais o mais recente é o estudo do quasar obscurecido J1509 + 0434, publicado na revista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society Letters e produzido por uma equipa internacional liderada pela investigadora do IAC Cristina Ramos Almeida. Este quasar está no Universo local e é um análogo dos quasares mais distantes e muito mais numerosos onde o feedback AGN deve estar a afectar seriamente a formação de novas estrelas.

“O EMIR permitiu-nos estudar os ventos do gás ionizado e molecular deste quasar usando o espectro infravermelho. Esta análise é muito importante porque nem sempre mostra propriedades semelhantes, o que nos diz muito sobre como estes ventos são produzidos e como afectam as suas galáxias hospedeiras,” explica Ramos Almeida. O estudo deste e de outros quasares locais permitirá entender o que estava a acontecer nas galáxias quando eram mais jovens e quando estavam a formar as suas estruturas que vemos hoje.

Com base nos novos dados obtidos com o EMIR, a equipa descobriu que o vento ionizado é mais rápido do que o vento molecular, atingindo velocidades de até 1200 km/s. No entanto, seria o vento molecular a esvaziar os reservatórios de gás da galáxia (até 176 massas solares por ano). “Novas observações com o ALMA vão permitir confirmar esta estimativa,” explicou José Acosta Pulido, investigador do IAC e co-autor deste estudo.

O próximo passo é observar uma amostra completa de quasares próximos obscurecidos com o EMIR para estudar os seus ventos ionizados e moleculares. Os cientistas também querem investigar as populações estelares das suas galáxias hospedeiras. Isto permitirá confirmar directamente o feedback AGN na evolução das galáxias.

Astronomia On-line
11 de Junho de 2019

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2157: A Terra pode mesmo ser engolida por um buraco negro

CIÊNCIA

ESA/Hubble, ESO, M. Kornmesse

Um físico da Universidade de Yale, nos Estados Unidos, afirmou recentemente que há possibilidade de o planeta Terra ser engolido por um buraco negro.

Não é uma hipótese tão remota quanto imaginávamos. A Via Láctea tem um buraco negro super-massivo no seu centro que, um dia, colidirá com o buraco negro super-massivo que vive na nossa vizinha Andrómeda. Desta colisão catastrófica, a Terra pode não sair ilesa.

Ao Daily Star, o físico Fabio Pacucci, da Universidade de Yale, nos Estados Unidos, explicou que há dois tipos principais de buracos negros. Os menores, chamados buracos negros de massa estelar, que têm uma massa de até 100 vezes maior que a do nosso Sol, e os maiores, que são mil milhões de vezes maiores. Ambos podem destruir o nosso planeta, ou mesmo toda a galáxia, revelou.

O especialista acrescentou ainda que vários objectos destes género estão em movimento, “tão próximos quanto 3.000 anos-luz de distância”. Aliás, na nossa Via Láctea, pode mesmo haver “até 100 milhões de pequenos buracos negros“.

Estes buracos negros menores, completamente “vazios no Espaço”, representam um verdadeiro perigo, na medida em que são incertos. A probabilidade de colisão é muito pequena, mas basta uma “passagem rasante” entre buracos negros para empurrar o nosso planeta para o forno nuclear e, assim, engolir a Terra.

“Apesar da sua grande massa, os buracos negros estelares têm apenas um raio de cerca de 300 quilómetros ou menos, tornando minúsculas as hipóteses de um impacto directo com a Terra. Apesar de os seus campos gravitacionais poderem afectar um planeta a grande distância, eles podem ser perigosos mesmo sem uma colisão directa”, disse o especialista.

Pacucci ressaltou ainda que “se um típico buraco negro de massa estelar passasse na região de Neptuno, a órbita da Terra seria consideravelmente modificada, com resultados terríveis”.

Quanto aos buracos negros super-massivos, o físico alertou que “estes gigantes podem atingir proporções imensas, engolindo matéria e fundindo-se com outros buracos negros”. “Ao contrário dos seus primos estelares, os buracos negros super-massivos não estão a vaguear pelo Espaço. O nosso Sistema Solar está numa órbita estável em torno de um buraco negro super-massivo no centro da Via Láctea, a uma distância segura de 25.000 anos-luz”, esclarece o cientista, avisando no entanto que “isso pode mudar“.

“Se a nossa galáxia colidir com outra, a Terra pode ser lançada para o centro galáctico, suficientemente perto do buraco negro super-massivo para ser eventualmente engolida. Prevê-se que uma colisão com a galáxia Andrómeda aconteça daqui a quatro mil milhões de anos”, rematou.

ZAP // SputnikNews

Por ZAP
12 Junho, 2019

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2135: Anel nublado e frio em torno do buraco negro super-massivo da Via Láctea

Impressão de artista do anel de gás interestelar frio em redor do buraco negro super-massivo no centro da Via Láctea. Novas observações do ALMA revelaram, pela primeira vez, esta estrutura.
Crédito: NRAO/AUI/NSF; S. Dagnello

Novas observações do ALMA revelam um disco nunca antes visto de gás interestelar frio envolvido em torno do buraco negro super-massivo no centro da Via Láctea. Este disco nublado dá aos astrónomos novas informações sobre o funcionamento da acreção: o desvio de material para a superfície de um buraco negro. Os resultados foram publicados na revista Nature.

Através de décadas de estudo, os astrónomos desenvolveram uma imagem mais clara da vizinhança caótica e povoada em redor do buraco negro super-massivo no centro da Via Láctea. O nosso Centro Galáctico está a aproximadamente 26.000 anos-luz da Terra e o buraco negro super-massivo, conhecido como Sagitário A*, tem 4 milhões de vezes a massa do nosso Sol. Sabemos agora que esta região está repleta de estrelas errantes, nuvens de poeira interestelar e um grande reservatório de gases fenomenalmente quentes e comparativamente mais frios. Pensa-se que estes gases orbitem o buraco negro num vasto disco de acreção que se estende a poucas décimas de um ano-luz do horizonte de eventos do buraco negro.

No entanto, até agora, os astrónomos só tinham conseguido fotografar a porção quente e ténue deste gás em acreção, que forma um fluxo aproximadamente esférico e que não mostra uma rotação óbvia. A sua temperatura está estimada em 10 milhões de graus Celsius, ou cerca de metade da temperatura do núcleo do nosso Sol. A esta temperatura, o gás brilha intensamente em raios-X, permitindo que seja estudado por telescópios de raios-X no espaço, até à escala de um-décimo de um ano-luz do buraco negro.

Além deste gás incandescente e quente, observações anteriores com telescópios de comprimento de onda milimétrico detectaram um grande reservatório de hidrogénio gasoso comparativamente mais frio (cerca de 10 mil graus Celsius) a poucos anos-luz em torno do buraco negro. A contribuição deste gás para o fluxo de acreção do buraco negro era anteriormente desconhecida.

Embora o buraco negro do nosso Centro Galáctico seja relativamente calmo, a radiação em seu redor é forte o suficiente para fazer com que os átomos de hidrogénio continuem a perder e a recombinar-se com os seus electrões. Esta recombinação produz um sinal distintivo de comprimento de onda milimétrico, que é capaz de atingir a Terra com muito poucas perdas no caminho. Com a sua notável sensibilidade e capacidade em ver detalhes, o ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) foi capaz de detectar este ténue sinal de rádio e de produzir a primeira imagem do disco de gás mais frio que rodeia o buraco negro super-massivo da Via Láctea a apenas um-centésimo de ano-luz de distância, ou cerca de 1000 vezes a distância da Terra ao Sol. Estas observações permitiram que os astrónomos mapeassem a localização e rastreassem o movimento desse gás. Os investigadores estimam que a quantidade de hidrogénio neste disco frio é equivalente a um-décimo da massa de Júpiter, ou a 1/10.000 da massa do Sol.

Através do mapeamento dos desvios nos comprimentos de onda desta radiação de rádio devido ao efeito Doppler (a luz dos objectos que se movem em direcção à Terra é ligeiramente desviada para a porção mais “azul do espectro enquanto a luz dos objectos que se movem para longe da Terra é ligeiramente desviada para a porção mais “vermelha”), os astrónomos puderam ver claramente que o gás está a girar em torno do buraco negro. Esta informação fornecerá novas informações sobre como os buracos negros devoram a matéria e a complexa interacção entre um buraco negro e a sua vizinhança galáctica.

“Fomos os primeiros a fotografar este disco elusivo e a estudar a sua rotação,” comentou Elena Murchikova, membro, em astrofísica, do Instituto de Estudos Avançados em Princeton, Nova Jersey, EUA. “Também estamos a estudar a acreção para o buraco negro. Isto é importante porque é o buraco negro super-massivo mais próximo. Mesmo assim, ainda não temos um bom entendimento de como funciona a acreção. Esperamos que estas novas observações do ALMA ajudem o buraco negro a ceder alguns dos seus segredos.”

Astronomia On-line
7 de Junho de 2019



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2068: Dois buracos negros em fusão

Dois buracos negros em fusão.
Crédito: ESA

Os buracos negros estão entre os objectos mais fascinantes do Universo. Envolvendo enormes quantidades de matéria em regiões relativamente pequenas, estes objectos compactos têm densidades enormes que dão origem a alguns dos campos gravitacionais mais fortes do cosmos, tão fortes que nada pode escapar – nem mesmo a luz.

Esta impressão artística mostra dois buracos negros que estão em espiral um em direcção ao outro e, eventualmente, ir-se-ão fundir. Uma fusão de um buraco negro foi detectada pela primeira vez em 2015 pelo LIGO (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory), que detectou as ondas gravitacionais – flutuações no tecido do espaço-tempo – criadas pela colisão gigante.

Buracos negros e ondas gravitacionais são previsões da relatividade geral de Albert Einstein, a qual foi apresentada em 1915 e permanece, até hoje, a melhor teoria para descrever a gravidade em todo o Universo.

Karl Schwarzschild derivou as equações para buracos negros em 1916, mas estas permaneceram uma curiosidade teórica durante várias décadas, até que as observações de raios-X realizadas com telescópios espaciais puderam finalmente sondar a emissão altamente energética da matéria na vizinhança desses objectos extremos. A primeira imagem da silhueta escura de um buraco negro, lançada contra a luz da matéria no seu entorno imediato, só foi capturada recentemente pelo EHT (Event Horizon Telescope) e publicada no mês passado.

Quanto às ondas gravitacionais, foi o próprio Einstein quem previu a sua existência a partir da sua teoria, também em 1916, mas levaria outro século para finalmente se observar essas flutuações. Desde 2015, os observatórios terrestres LIGO e Virgo reuniram mais de uma dúzia de detecções e a astronomia de ondas gravitacionais é um novo campo de investigação em desenvolvimento.

Mas outra das previsões de Einstein encontrou prova de observação muito mais cedo: a curvatura gravitacional da luz, que foi demonstrada apenas alguns anos depois da teoria aparecer, durante um eclipse total do Sol em 1919.

No contexto da relatividade geral, qualquer objecto com massa dobra o tecido do espaço-tempo, desviando o caminho de qualquer coisa que passe por perto – incluindo a luz. Uma visão artística dessa distorção, também conhecida como lente gravitacional, encontra-se retratada nesta representação de dois buracos negros em fusão.

Há cem anos, os astrónomos começaram a testar a relatividade geral, observando se e como a massa do Sol desvia a luz de estrelas distantes. Esta experiência só poderia ser realizada obscurecendo a luz do Sol para revelar as estrelas ao seu redor, algo que é possível durante um eclipse solar total.

Em 29 de maio de 1919, Sir Arthur Eddington observou as estrelas distantes ao redor do Sol durante um eclipse na ilha do Príncipe, na África Ocidental, enquanto Andrew Crommelin realizou observações semelhantes em Sobral, no nordeste do Brasil. Os seus resultados, apresentados seis meses depois, indicaram que as estrelas observadas perto do disco solar durante o eclipse foram levemente deslocadas em relação à sua posição normal no céu, aproximadamente pela quantidade prevista pela teoria de Einstein para o seu desvio devido à massa do Sol.

“Acende todos os mortos no céu”, destacou o New York Times em Novembro de 1919 para anunciar o triunfo da nova teoria de Einstein. Isto inaugurou um século de experiências excitantes a investigar a gravidade na Terra e no espaço e a provar a relatividade geral de um modo cada vez mais preciso.

Demos saltos gigantescos nos últimos cem anos, mas ainda há muito para descobrir. Athena, o futuro observatório de raios-X da ESA, investigará detalhadamente, e sem precedentes, os buracos negros super-massivos que se situam no centro das galáxias. LISA, outra futura missão da ESA, detectará as ondas gravitacionais a partir de órbita, procurando as flutuações de baixa frequência que são libertadas quando dois buracos negros super-massivos se fundem e só podem ser detectados a partir do espaço.

Ambas as missões estão actualmente em fase de estudo e estão programadas para lançamento no início da década de 2030. Se Athena e LISA pudessem operar em conjunto por pelo menos alguns anos, poderiam realizar uma experiência única: observar a fusão de buracos negros super-massivos tanto em ondas gravitacionais quanto em raios-X, utilizando uma abordagem conhecida como astronomia multi-mensageira.

Nunca observámos tal fusão: precisamos de LISA para detectar as ondas gravitacionais e nos dizer onde procurar no céu, depois precisamos que Athena a observe com alta precisão em raios-X para ver como a poderosa colisão afecta o gás que circunda os buracos negros. Não sabemos o que acontece durante um confronto cósmico deste tipo, portanto, essa experiência, muito parecida com o eclipse de 1919 que primeiro provou a teoria de Einstein, está preparada para abalar a nossa compreensão da gravidade e do Universo.

Astronomia On-line
28 de Maio de 2019


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2061: Civilizações avançadas podem estar a comunicar através de feixes de neutrinos

CIÊNCIA

Uma nova investigação, liderada pelo cientista Albert Jackson, sugere que civilizações avançadas no Universo podem ser capazes de se comunicar através de feixes de neutrinos que seriam transmitidos por constelações de satélites localizadas em torno de estrelas de neutrões ou buracos negros. 

A ideia da existência de “mega-estruturas” extraterrestres do tipo esfera de Dyson (estruturas hipotéticas que orbitariam uma estrela, capturando toda ou a maior parte da energia por ela emitida), colocadas como “faróis cósmicos“, depende de onde a civilização extraterrestre avançada em causa se encaixa na Escala de Kardashev.

Esta escala mede o grau de desenvolvimento tecnológico de uma civilização, isto é, se se trata de uma civilização planetária (tipo I), estelar (tipo II) ou galáctica (tipo III).

Numa nova investigação, cujos resultados foram esta semana disponibilizados no arXiv, Albert Jackson, investigador da Triton Systems, sugere que uma civilização Tipo II seria capaz de englobar uma estrela de neutrões ou um buraco negro através da criação de uma constelação de satélites de transmissão neutrinos.

Jackson cita no início da publicação um ensaio de Freeman Dyson, o “pai” destas “mega-estruturas”. Datado de 1966, o documento sob o título A procura pela tecnologia extraterrestre resume as suas metas na investigação: “A primeira regra do meu jogo é: pensar sobre as maiores actividades artificiais possíveis [no Universo] com limites apenas estabelecidos pelas leis das Física e procurá-las”.

Num estudo anterior, o cientista sugeriu que as civilizações avançadas poderia usar pequenos buracos negros como lentes gravitacionais para enviar sinais de ondas pela galáxia, visando assim transmitir informações.

Um outro estudo de Jackson defende que uma civilização suficientemente avançada poderia usar o mesmo tipo de lente gravitacional para criar um farol laser.

Em ambos os casos, observa a agência Europa Press, os requisitos tecnológicos seriam surpreendentes e exigiriam infra-estruturas de escala estelar. Ultrapassando estas condições, Jackson explora no novo estudo a possibilidade de neutrinos serem usados para transmitir informação, uma vez que estes – à semelhança das ondas gravitacionais – viajam bastante bem pelo meio interestelar.

Comparativamente com os feixes focalizados de fotões (também conhecidos como lasers), os neutrinos apresentam várias vantagens no que respeita aos faróis cósmicos, tal como explicou o especialista ao Universe Today.

“Os neutrinos chegam quase sem atenuação desde qualquer direcção de origem, o que seria [uma] vantagem no plano galáctico. Os fotões em comprimentos de onda – tal como os infravermelhos – também são bons, mas com o gás e o pó ainda há alguma absorção. Os neutrinos podem viajar pelo Universo quase sem absorção”, sustentou.

Mil milhões: o número de estrelas da Via Láctea

Simplificando: o novo conceito parte do fenómeno da lente gravitacional, onde os cientistas confiam a existência de objecto interveniente maciço para focalizar e ampliar a luz oriunda de um objecto mais distante. Neste estudo em particular, a fonte da luz seriam os neutrinos e o efeito de focá-los daria ao “farol cósmico” um sinal mais forte.

Ou seja, um buraco negro ou uma estrela de neutrões são as lentes gravitacionais, lente esta que foca os neutrinos num feixe intenso que, por sua vez, quando é visto à distância é tão “ajustado” que é necessário colocar uma constelações de transmissores de neutrinos na lente gravitacional para obter um transmissor isotrópico aproximado.

“Neste caso, o número de” transmissores” é cerca de 10 elevado para 18, ou seja, cerca de mil milhões de vezes o número das estrelas na Via Láctea”, estimou Jackson.

Tal como a construção de uma Esfera de Dyson, este tipo de estrutura só seria possível de ser alcançado por uma civilização de Tipo II. Noutras palavras, seria necessária uma civilização capaz de aproveitar e canalizar a energia irradiada pela sua própria estrela, que equivale a aproximadamente 4×1026 watts de energia – mil milhões de vezes maior do que a energia consumida anualmente por toda a Humanidade.

ZAP //

Por ZAP
27 Maio, 2019


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1951: Astrónomos podem ter detectado uma colisão espacial nunca antes vista

Goddard NASA

O Observatório de Ondas Gravitacionais por Interferómetro Laser (LIGO), da Fundação Nacional para a Ciência dos Estados Unidos, e o interferómetro de Virgo, em Itália, gravaram ondas gravitacionais que podem ser resultado de uma colisão entre duas titãs do Espaço: uma estrela neutrões a ser engolida por um buraco negro, algo nunca antes visto. 

A detecção, a 26 de Abril, foi inicialmente encarada como uma colisão entre duas estrelas de neutrões. Contudo, e segundo explica o LIGO em nota de imprensa, o cenário de colisão entre uma estrela de neutrões e um buraco negro está também em cima da mesa.

A confirmar-se o segundo cenário, a detecção pode esclarecer o que acontece exactamente quando estrelas colidem como buracos negros. Uma das perguntas mais importantes para os cientistas passa por compreender se a estrela foi destruída antes de ser destruída pelo buraco negro ou se simplesmente deslizou no seu sentido.

Os detectores funcionam reconhecendo as minúsculas ondas na estrutura do espaço e no tempo em que viajam pelo Universo quando dois gigantes cósmicos colidem.

Patrick Brady, porta-voz do LIGO e professor de Física na Universidade de Wisconsin-Milwaukee (Estados Unidos), explicou que o sinal da possível colisão é “bastante fraco” e, por isso, os astrónomos precisam ainda de examinar minuciosamente todos os dados antes de dar o evento como confirmado

“É como ouvir alguém a sussurrar uma palavra num café movimentada: pode ser difícil distinguir a palavra ou até mesmo ter a certeza que a pessoa sussurrou realmente alguma coisa”, exemplificou. “Levará algum tempo até chegarmos a uma conclusão definitiva”.

Os cientistas calcularam as possíveis distâncias para ambos os cenários de colisão. De acordo com o comunicado da LIGO, acredita-se que o choque estrela-estrela — baptizado de S190425z — ocorreu cerca de 500 milhões de anos-luz da Terra. A outra hipótese de colisão (estrela-buraco negro) – apelidado de S190426c — ocorreu mais longe do nosso planeta, a cerca de 1.2 mil milhões de anos-luz.

Os cientistas já sabem o que acontece quando dois buracos negros se enfrentam, bem como o que acontece quando duas estrelas de neutrões colidem. Fica ainda por responder o que acontece quando uma estrela de neutrões é engolida por um buraco negro.

“O Universo mantém-nos alerta“, referiu Patrick Brady.

ZAP //

Por ZAP
10 Maio, 2019

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1923: Buraco negro veloz e torto observado a cuspir “balas” de plasma

Dados do observatório de alta energia, Integral, da ESA, ajudaram a esclarecer o funcionamento de um misterioso buraco negro que se encontra a lançar “balas” de plasma enquanto gira no espaço.

O buraco negro faz parte de um sistema binário conhecido como V404 Cygni e está a sugar material de uma estrela companheira. Encontra-se na nossa Via Láctea, a cerca de 8000 anos-luz da Terra, e foi identificado pela primeira vez em 1989, quando provocou um enorme surto de radiação altamente energética e de material.

Após 26 anos de dormência, acordou novamente em 2015, tornando-se por um curto período de tempo o objecto mais brilhante no céu observável em raios-X altamente energéticos. Astrónomos de todo o mundo apontaram os seus telescópios terrestres e espaciais na direcção do objecto celeste e descobriram que o buraco negro estava a comportar-se de maneira um tanto ou quanto estranha.

Um novo estudo, com base em dados recolhidos durante a explosão de 2015, revelou agora o funcionamento interno desse monstro cósmico. Os resultados foram esta semana divulgados na revista científica Nature.

“Durante a explosão observámos detalhes das emissões dos jactos quando o material é expelido a uma velocidade muito alta da vizinhança do buraco negro,” diz Simone Migliari, astrofísica da ESA e co-autora do artigo. “Podemos ver os jactos disparados em várias direcções numa escala de tempo de menos de uma hora, o que significa que as regiões internas do sistema estão a girar muito depressa.”

Normalmente, os astrónomos observam os jactos disparados directamente dos pólos dos buracos negros, perpendicularmente ao disco circundante de material que é acretado da estrela companheira. Anteriormente, havia apenas um buraco negro observado com um jacto giratório. No entanto, estava a girar muito mais lentamente, completando um ciclo a cada seis meses.

Os astrónomos puderam observar os jactos de V404 Cygni no rádio recorrendo a telescópios como o VLBA (Very Long Baseline Array) nos EUA. Entretanto, dados de raios-X altamente energéticos obtidos pelo Integral e por outros observatórios espaciais ajudaram a descodificar o que estava a acontecer ao mesmo tempo dentro da região interna do disco de acrecção com 10 milhões de quilómetros de diâmetro. Isto foi importante, já que é a mecânica do disco que provoca o comportamento estranho do jacto.

“V404 Cygni é diferente pois achamos que o disco de material e o buraco negro estão desalinhados,” diz o professor James Miller-Jones, do ICRAR (International Centre for Radio Astronomy Research) e da Universidade Curtin, na Austrália, que é o principal autor do novo artigo científico. “Parece estar a fazer com que a parte interna do disco oscile como um pião que está a desacelerar, e dispara jactos em direcções diferentes conforma muda de orientação.”

Durante a explosão, uma grande quantidade do material circundante estava a cair no buraco negro de uma só vez, aumentando temporariamente a taxa de acrecção do material do disco em direcção ao buraco negro e resultando num súbito surto energético. Isto foi visto pelo Integral como um aumento repentino na emissão de raios-X.

As observações do Integral foram usadas para estimar a energia e a geometria da acrecção para o buraco negro, o que por sua vez foi crucial para entender a ligação entre o material que entra e o que sai para criar uma imagem completa da situação. “Com o Integral, pudemos observar V404 Cygni continuamente durante 4 semanas, enquanto outros satélites de alta energia só podiam obter exposições mais curtas,” explica Erik Kuulkers, cientista do projecto Integral na ESA.

“Os dados de raios-X suportam um modelo em que a parte interna do disco de acrecção está inclinada em relação ao resto do sistema, provavelmente devido à rotação do buraco negro, inclinado em relação à órbita da estrela companheira,” explica Simone.

Os cientistas têm vindo a estudar o que provocou este estranho desalinhamento. Uma possibilidade é que o eixo de rotação do buraco negro pode ter sido inclinado pelo “pontapé” recebido durante a explosão da super-nova que o criou. “Os resultados encaixam num cenário, também estudado em simulações computacionais recentes, onde o fluxo de acrecção na vizinhança do buraco negro e os jactos podem girar juntos,” diz Erik.

“Devemos esperar dinâmicas semelhantes em qualquer buraco negro com forte acrecção cuja rotação está desalinhada com o influxo de gás, e temos que levar em conta os diferentes ângulos de inclinação do jacto ao interpretar observações de buracos negros em todo o Universo.”

ZAP // CCVAlg

Por ZAP
3 Maio, 2019

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O gigante no nosso “quintal cósmico”

O centro da nossa Galáxia, a Via Láctea, só é visível aos radiotelescópios. O buraco negro super-massivo no seu núcleo brilha no rádio rodeado por anéis de gás e poeira de remanescentes de super-nova e arcos de material apanhados nos fortes campos magnéticos do núcleo. Esta imagem gigantesca é uma composição de várias observações obtidas pelo VLA (Very Large Array).
Crédito: NRAO/NAUI/NSF

Recentemente, foram combinados vários observatórios rádio para formar o GMVA (Global mm-VLBI Array), uma poderosa ferramenta que sondou a região perto do buraco negro super-massivo da nossa Galáxia. Foram produzidas imagens curiosas desta região, brilhando intensamente no rádio. Estas observações, que envolveram três radiotelescópios norte-americanos – VLA, VLBA e GBT – são um passo importante para a observação do horizonte de eventos de um buraco negro. Aqui fica a história desta investigação até agora.

Há um gigante no nosso “quintal cósmico”. Sabemos que lá está, mas nunca ninguém o viu. É um buraco negro super-massivo e esconde-se no centro da nossa Galáxia.

Em 1931, o engenheiro Karl Jansky observou pela primeira vez um forte sinal cósmico de rádio proveniente da constelação de Sagitário, que se encontra na direcção do centro da nossa Galáxia. Jansky assumiu que os sinais de rádio eram originários do centro da nossa Galáxia, mas não fazia ideia do que essa fonte podia ser e o seu telescópio era incapaz de identificar a localização exacta. Isso sucedeu em 1974, quando Bruce Balick e Robert Brown usaram três antenas rádio do Observatório Green Bank e uma quarta antena mais pequena a cerca de 35 km de distância para formar um radiotelescópio muito mais preciso chamado interferómetro.

Interferometria é um método de usar vários radiotelescópios ou antenas como um único telescópio virtual. Quando duas antenas estão apontadas para o mesmo objecto no céu, recebem o mesmo sinal, mas os sinais estão em dessintonia porque um demora um pouco mais a alcançar uma antena do que a outra. A diferença de tempo depende da direcção das antenas e da distância entre elas. Ao correlacionar os dois sinais, podemos determinar a localização da fonte com muita precisão. Com o GBI (Green Bank Interferometer), Balick e Brown confirmaram a fonte rádio como uma região muito pequena perto do Centro Galáctico. Brown mais tarde denominou a fonte Sagitário A*, ou Sgr A* para abreviar.

O GBI foi um antecessor do VLA (Very Large Array) do NRAO (National Radio Astronomy Observatory). O VLA é composto por 28 antenas capazes de configurações amplamente separadas e juntas, tornando-se a ferramenta perfeita para estudar Sgr A*. Em 1983, uma equipa liderada por Ron Ekers usou o VLA para fazer a primeira imagem rádio do Centro Galáctico, que revelou uma mini-espiral de gás quente. Observações posteriores mostraram não apenas a espiral de gás, mas também uma fonte de rádio distinta e brilhante no centro exacto da Via Láctea.

Nesta altura suspeitava-se fortemente que esta fonte de rádio fosse um enorme buraco negro. Entre 1982 e 1998, Don Backer e Dick Stramek, no VLA, mediram a posição de Sgr A* e descobriram que quase não havia movimento aparente. Isto significava que devia ser extremamente massivo, já que os puxões gravitacionais de estrelas próximas não o faziam mover-se. Eles estimaram que devia ter uma massa equivalente a pelo menos dois milhões de sóis. Observações a longo prazo das estrelas em órbita do Centro Galáctico descobriram que Sgr A* tem aproximadamente 3,6 milhões de massas solares, e imagens rádio detalhadas confirmaram que não deve ser maior que a órbita de Mercúrio em torno do Sol. Sabemos agora que é, de facto, um buraco negro super-massivo.

Estar ciente da existência de um buraco negro não é o mesmo que o ver directamente. Os astrónomos há muito que sonham em observar directamente um buraco negro e talvez até vislumbrar o seu horizonte de eventos. Sagitário A* é o buraco negro super-massivo mais próximo da Terra, de modo que têm havido vários esforços para o observar directamente. Mas há dois grandes desafios a serem superados. O primeiro é que o centro da nossa Via Láctea está rodeado por gás e poeira densos. Quase toda a luz visível da região é obscurecida, por isso não podemos observar o buraco negro com um telescópio óptico. Felizmente, o gás e a poeira são relativamente transparentes ao rádio, o que significa que os radiotelescópios podem ver o coração da nossa Galáxia. Mas isto leva ao segundo grande desafio: a resolução.

Embora o buraco negro Sgr A* seja massivo, tem apenas o tamanho de uma estrela grande. Segundo a teoria da relatividade geral de Einstein, um buraco negro com 3,6 milhões de vezes a massa do Sol teria um horizonte de eventos apenas 15 vezes maior que a nossa estrela. Tendo em conta que o Centro Galáctico está a aproximadamente 26.000 anos-luz da Terra, o buraco negro tem um tamanho aparente muito pequeno no céu, mais ou menos equivalente a ver uma bola de basebol à superfície da Lua. Para ver um objecto rádio tão pequeno, precisamos de um telescópio do tamanho da própria Terra.

Obviamente, não podemos construir um radiotelescópio do tamanho do nosso planeta, mas com a interferometria rádio podemos construir um telescópio virtual do tamanho da Terra. Os observatórios do NRAO estão actualmente a trabalhar em dois projectos que tentam observar um buraco negro, o EHT (Event Horizon Telescope) e o GMVA (Global mm-VLBI Array). O ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) está a participar em ambos os projectos, enquanto o GBT (Green Bank Telescope) e o VLBA (Very Long Baseline Array) fazem parte do GMVA. Tal como o VLA, estes projectos combinam sinais de múltiplas antenas. Dado que as antenas estão localizadas por todo o mundo, este telescópio virtual tem mais ou menos o tamanho da Terra. Mas, ao contrário das antenas do VLA, todas elas têm diferentes tamanhos e sensibilidades. Esta diversidade de antenas dificulta a combinação dos sinais, mas também fornece uma grande vantagem aos projectos.

No VLA, por exemplo, todas as antenas da rede são idênticas. Cada antena contribui igualmente e a sensibilidade do complexo depende do tamanho de uma única antena. Mas quando telescópios, ou antenas de diferentes tamanhos, são combinados, a sensibilidade das antenas maiores ajuda a aumentar a sensibilidade das menores. O GBT, por exemplo, tem um diâmetro de 100 metros. Quando combinado com telescópios mais pequenos num grande interferómetro, a sensibilidade total depende do tamanho médio de todas as antenas. Isso torna o ALMA – ligado ao EHT e ao GMVA – e o GBT – ligado ao GMVA – muito mais sensível aos sinais do buraco negro da Via Láctea, e os cientistas precisam de toda a sensibilidade possível para capturar a imagem de um buraco negro.

Em Janeiro de 2019, o GMVA capturou uma imagem de Sagitário A* a comprimentos de onda de 3mm, mas a dispersão de luz a 3mm pelo plasma situado entre nós e Sgr A* tornou impossível ver a sombra do seu horizonte de eventos. A primeira imagem nítida de um buraco negro foi anunciada pelo EHT em Abril de 2019. Era uma imagem do buraco negro da galáxia M87. Embora M87 esteja mais de 2000 vezes mais distante que o buraco negro no centro da nossa Galáxia, o seu buraco negro central é também 1500 vezes mais massivo. É um buraco negro muito activo e não está obscurecido pelo gás e poeira da nossa Galáxia, facilitando a observação. A observação do nosso buraco negro, mais pequeno e calmo, é um desafio maior. Mas ao trabalharem com observatórios espalhados por todo o mundo, o ALMA e o GBT terão em breve a primeira imagem nítida do gigante situado no nosso “quintal cósmico”.

Astronomia On-line
26 de Abril de 2019

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