Buracos Negros

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BURACO NEGRO
Buraco Negro é uma "coisa"
que de negro tem tudo, 
mas de buraco não tem nada.
Prof. Renato Las Casas (13/12/99)
 
Buraco Negro é uma região do espaço onde o campo gravitacional é tão forte que
nada sai dessa região, nem a luz; daí vermos negro naquela região. Matéria (massa) é
que "produz" campo gravitacional a sua volta. Um campo gravitacional forte o suficiente
para  impedir  que  a  luz  escape  pode  ser  produzido,  teoricamente,  por  grandes
quantidades de matéria ou matéria em altíssimas densidades.
 
Velocidade de Escape
 
Se atirarmos uma pedra para cima ela "sobe" e depois "desce", certo?
Errado!
Se atirarmos um corpo qualquer para cima com uma velocidade "muito" grande,
esse corpo "sobe" e se livra do campo gravitacional da Terra, não mais "retornando" ao
nosso planeta.
A velocidade mínima para isso acontecer é chamada de velocidade de escape. A
velocidade de escape na superfície da Terra é 40.320 Km/h. Na superfície da Lua, onde
a gravidade é mais fraca, é 8.568 Km/h, e na superfície gasosa do gigantesco Júpiter é
214.200 Km/h.
A velocidade da luz é aproximadamente 1.080.000.000 Km/h. Um buraco negro é
um corpo que produz um campo gravitacional  forte o suficiente para  ter velocidade de
escape superior à velocidade da luz.
A massa do Sol (0,2 X 10³¹Kg) é 333 mil vezes a massa da Terra e seu diâmetro
(1,4  milhões  de  quilômetros)  é  mais  de  100  vezes  o  diâmetro  da  Terra.  Ele  se
transformaria em um buraco negro caso se contraísse a um diâmetro menor que 6 Km.
 
Detecção
 
Uma vez que nada sai de um buraco negro, nada de um buraco negro chega até
nós.  Resta­nos  então  observá­lo  indiretamente,  através  de  sua  ação  sobre  sua
vizinhança. "Vemos" um buraco negro observando "coisas" que o rodeiam sob a ação do
seu  campo  gravitacional  ou  então  que  "caem"  em  sua  direção,  também  sob  a  ação
desse mesmo campo gravitacional.
A  velocidade  com que a matéria,  a uma determinada distância de um corpo,  o
orbita,  é  proporcional  à  gravidade  desse  corpo.  Mesmo  sem  vermos  o  corpo  central
podemos saber qual a sua massa se virmos e medirmos a velocidade de nuvens de gás
e poeira que o orbitam, por exemplo.
Uma outra situação: se sob a ação da gravidade do corpo central, matéria "cai"
em  direção  a  ele,  esse  material  enquanto  vai  "caindo"  vai  se  comprimindo;  por  se
comprimir vai se esquentando, e quanto mais quente fica, mais irradia... Também nesse
caso, se medimos essa radiação, obtemos informações sobre o corpo central.
 
Buracos Negros Super Massivos
 
Em  1994,  astrônomos  que  trabalhavam  com  o  Telescópio  Espacial  Hubble,  não
apenas  obtiveram  fortes  indícios  da  presença  de  um  buraco  negro  no  centro  de  uma
galáxia  espiral,  como  também  mediram  a  sua  massa.  Através  de  um  efeito  bem
conhecido  da  física  (Efeito  Doppler)  foi  possível  medir  a  velocidade  de  gás  e  poeira
girando em torno do centro da galáxia M87.
Pelo desvio das linhas espectrais da radiação emitida por esse material, chegou­
se  à  conclusão  que  ele  gira  em  torno  do  núcleo  de  M87  com  uma  velocidade  muito
grande.  Para  manter  esse  material  com  uma  velocidade  tão  grande  é  preciso  uma
massa central também muito grande. Uma quantidade tão grande de massa no volume
interno à órbita do material que o circula só pode ser um buraco negro. A massa deste
buraco negro foi estimada em 3 bilhões de massas solares.
 
 
Posteriormente  foram  obtidos  indícios  de  outros  buracos  negros  no  centro  de
outras galáxias. A tabela abaixo nos apresenta 17 galáxias que atualmente suspeitamos
possuírem  buracos  negros  supermassivos  em  seus  centros.  Também  é  apresentada  a
massa estimada desses buracos negros.
 
Nome da Galáxia Massa do Buraco Negro (Sol=1)
IE1740.9­2942 100 centenas
SgrA* 2 milhões
Messier 32 3 milhões
Centaurus A < 14 milhões
Messier 31 30 milhões
Messier 106 40 milhões
NGC 3379 50 milhões
NGC 3377 100 milhões
Messier 84 300 milhões
NGC 4486B 500 milhões
NGC 4594 1 bilhão
NGC 4261 1 bilhão
NGC 3115 2 bilhões
Messier 87 3 bilhões
Cygnus­A 5 bilhões
NGC 4151 Não Conhecido
Messier 51 Não Conhecido
 
Hoje acreditamos ser possível que toda grande galáxia tenha um buraco negro,
de massa equivalente a milhões ou bilhões de estrelas, em seu centro. Esses buracos
negros podem ter se formado no universo primitivo, a partir de gigantescas nuvens de
gás ou então depois das galáxias já formadas, a partir do "colapso" de imensos
aglomerados estelares.
 
Buracos Negros Estelares
 
Antes da fantástica descoberta acima descrita a procura por buracos negros no
universo se concentrava principalmente na possível detecção de objetos muito
compactos com massa algumas poucas vezes maior que a massa do Sol e que estariam
espalhados nas galáxias.
Desde 1939 acreditamos que, em seu processo evolutivo, uma estrela de massa
maior que 3,2 vezes a massa do Sol, quando acaba o seu combustível, pode "desabar
sob seu próprio peso". Essa estrela pode se contrair tanto que dê origem a um campo
gravitacional forte o suficiente para impedir que a luz escape de suas proximidades. Um
buraco negro!
Se um buraco negro desses estiver envolto por uma nuvem de gás e poeira ou se
tiver uma estrela por companheira, pode ser que tenhamos matéria dessa nuvem ou
dessa estrela "caindo" no buraco negro e então irradiando (principalmente na freqüência
de raio X). Um número considerável de estrelas da nossa galáxia forma sistemas
duplos. É possível então que tenhamos vários buracos negros cabíveis de serem
detectados através dessa radiação.
Cygnus X­1 é uma "fonte de raios X", companheira de uma estrela de massa
aproximadamente 30 vezes a do Sol (HDE 226868) e é um dos mais fortes candidatos a
buraco negro conhecido.
 
 
A  tabela  abaixo  nos  apresenta  8  estrelas  que  acreditamos  possam  ser
companheiras  de  buracos  negros.  Também  é  apresentada  a  massa  estimada  desses
buracos negros.
 
Nome da Estrela Massa do Buraco Negro (Sol=1)
A0620­00 3 ­ 4
Cygnus X­1 (HDE 226868) 4 ­ 8
Sco X­1 3 ­ 10
GS2000+25 3 ­ 10
GX339­4 3 ­ 10
V 404 Cygni 8 ­ 12
Nova Muscae 1991 3 ­ 10
Nova Ophiuchi 1977 6 ­ 7
 
Uma Nova Classe de Buracos Negros
 
Em  abril  passado  astrônomos  da  NASA  e  da  Carnegie  Mellon  University
comunicaram haver obtido, separadamente, evidências da existência de buracos negros
de  massas  variando  entre  100  e  10.000  massas  solares,  nos  centros  de  algumas
galáxias.
Os astrônomos da NASA obtiveram tal evidência estudando raios X emitidos por
39 galáxias próximas à nossa. NGC 4945, uma galáxia espiral muito parecida com a Via
Láctea  (nossa  galáxia),  é  uma  dessas.  Os  astrônomos  da  Carnegie  Mellon  University
chegaram à mesma evidência estudando raios X provenientes de M82.
Têm  sido  elaboradas  teorias  procurando  entender  a  origem  desses  buracos
negros "meio pesados".
 
 
Mini Buracos Negros?
Vale a pena lembrar que muitos astrônomos e físicos acreditam na existência de
mini buracos negros que teriam sua origem nos primórdios do universo.
Alguns procuram explicar a explosão que ocorreu sobre o rio Tunguska na Sibéria
em 1908 e destruiu mais de 2.150 quilômetros quadrados de densa floresta, à colisão de
um desses mini buracos negros com a Terra.
 
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