Buracos negros, quasares e supernovas: o fenômeno mais surpreendente no espaço sideral

Tudo o que você queria saber sobre buracos negros, supernovas e quasares, mas tinha medo de perguntar.

buraco negroA concepção deste artista ilustra um dos buracos negros supermassivos mais primitivos conhecidos (ponto preto central) no núcleo de uma galáxia jovem e rica em estrelas. (Foto por: Photo12 / UIG via Getty Images)

No vasto alcance do espaço, existem eventos cósmicos tão incrivelmente estranhos e poderosos, que mudaram a forma como vemos o universo e a nós mesmos nele. As distâncias desumanas tornam a comparação dimensional e espacial difícil de realizar. Mas isso não nos impediu de olhar para as estrelas e tentar dar sentido a tudo isso. Nas últimas quase três décadas, temos usado otelescópio espacial Hubblepara olhar para o universo.

As estimativas atuais apontam há algum tempo para a existência de cerca de 100 - 200 bilhões de galáxias em nosso universo observável. Alguns astrofísicos acreditam que isso pode estar subestimando os bens do cosmos e pensam que t aqui poderia realmente haver 2 trilhões de galáxias no total. De qualquer forma, o universo observável como o conhecemos é incomensuravelmente grande, e isso sem levando em consideração a teoria das cordas e outras dimensões possíveis. Dentro deste grande universo aninhado no coração de galáxias distantes e bordas externas de lugares a milhões e bilhões de anos-luz de distância, examinamos alguns dos fenômenos mais fascinantes do espaço sideral. Os pistões de quasar que disparam dos motores de buraco negro misterioso do seu universo, cascateando e morrendo de estrelas que brilham mais do que uma galáxia inteira por alguns momentos universais; esses são os gigantes do macrocosmo.





Renderização artística do disco de acreção em ULAS J1120 + 0641 , um quasar muito distante alimentado por um buraco negro com uma massa dois bilhões de vezes a do sol.

Buracos negros e a explosão do quasar

Os buracos negros são objetos que possuem uma quantidade incrível de massa e densidade, tanto que nem mesmo a luz consegue escapar dos limites de sua gravidade. A teoria da existência dos buracos negros existe há quase dois séculos. Embora ainda seja impossível ver diretamente um buraco negro, o advento dos telescópios espaciais com ferramentas especiais nos permitiu detectá-los. Somos capazes de encontrar buracos negros devido aos efeitos da atração gravitacional nas estrelas e planetas ao seu redor. Os cientistas provaram que muito provavelmente existe um buraco negro supermassivo no centro de cada galáxia.

Os buracos negros têm tamanhos variados. Alguns podem ser tão pequenos quanto um único átomo, mas sua massa é tão densa quanto uma cadeia de montanhas. Os buracos negros estelares estão em torno da massa do nosso Sol, geralmente são criados quando uma grande estrela explode em uma supernova. Os buracos negros supermassivos têm muitos milhões de vezes a massa do Sol.



Uma das últimas naturezas de buracos negros a serem descobertos foi a explosão de objetos parecidos com estrelas emitidos de centros galácticos. Este é o quasar, que é um fluxo de energia semelhante a um jato em proporção épica em comparação com outros objetos espaciais ao seu redor. Essas duas ocorrências no universo andam de mãos dadas. O Hubble conseguiu obter uma melhor compreensão dos buracos negros supermassivos e dos quasares. Alguns buracos negros têm 3 bilhões de vezes a massa do Sol, com jatos de quasares igualmente poderosos e discos brilhantes de material ao seu redor. O astrônomo Duccio Macchetto da Agência Espacial Europeia (ESA) afirmou que:

'O Hubble forneceu fortes evidências de que todas as galáxias contêm buracos negros milhões ou bilhões de vezes mais pesados ​​que o nosso sol. Isso mudou dramaticamente nossa visão das galáxias. Estou convencido de que o Hubble nos próximos dez anos descobrirá que os buracos negros desempenham um papel muito mais importante na formação e evolução das galáxias do que acreditamos hoje. Quem sabe, pode até influenciar a nossa imagem de toda a estrutura do Universo ...? '

Por muito tempo, uma das questões mais desconcertantes da astrofísica foi o mecanismo por trás dos quasares que estão intrinsecamente ligados a esses buracos negros. Abreviação de 'fonte de rádio quase estelar', um quasar é um dos objetos mais brilhantes conhecidos no universo. Acredita-se que alguns produzam de 10 a 100 vezes mais energia do que toda a Via Láctea em um espaço confinado ao tamanho de nosso sistema solar.



A maioria dos quasares está a bilhões de anos-luz de distância da Terra e é monitorada pela medição do espectro de sua luz. Embora não saibamos as operações exatas por trás de um quasar, temos algumas ideias. O consenso científico atual leva os astrônomos a concordar que os quasares são produzidos por buracos negros supermassivos que estão consumindo a matéria ao seu redor. Conforme a matéria é sugada para dentro do buraco e gira, grandes quantidades de radiação na forma de raios X, raios de luz visíveis, raios gama e ondas de rádio são lançadas. Este tipo de fricção caótica turbulenta criada pela atração gravitacional e as tensões então irrompe e a energia que escapa forma o quasar. As conexões entre quasares e buracos negros estão intrinsecamente ligadas. As supernovas também são responsáveis ​​pela criação de buracos negros. A forma como tudo isso se soma está lentamente se juntando à medida que cientistas e astrônomos colocam as peças cósmicas em seus lugares.

Os astrônomos descobriram uma supernova gigante que é sufocada em sua própria poeira. Na representação deste artista, uma camada externa de gás e poeira - que surgiu da estrela há centenas de anos - obscurece a supernova interna. (Foto por: Universal History Archive / UIG via Getty Images)

Descobertas históricas de quasares e supernovas

Quasares foram descobertos em 1963 pelo astrônomo do Caltech Maarten Schmidt, esta descoberta foi fundamental para apoiar a teoria do Big Bang. Schmidt avistou o primeiro quasar enquanto trabalhava no Monte. Observatório Palomar. A princípio foi confundido com uma estrela, pois estava a bilhões de anos-luz de distância. Graças aos telescópios no Monte Palomar nesta época e aos avanços da radioastronomia, o universo estava começando a se tornar muito maior do que um lugar - quase dez vezes maior na época.

Maarten Schmidt estava estudando ondas de rádio emitidas por algo chamado Fonte 3C 273. Ele achou estranho que os sinais de rádio parecessem vir de uma estrela. O espectro produziu linhas espectrais brilhantes e emissões de gás hidrogênio que estavam mudando para diferentes comprimentos de onda. Redshift e blueshift descreva como as luzes mudam para diferentes comprimentos de onda para determinar se os objetos estão se movendo para mais perto ou mais longe de nós.

A Lei de Hubble afirma que:

“Um objeto com esse desvio para o vermelho deve estar localizado a bilhões de anos-luz de distância. Deve ser mais brilhante do que um milhão de galáxias para parecer tão brilhante quanto uma estrela a essa grande distância. ”

Isso faria com que 3C 273 se tornasse conhecido como o primeiro quasar. Após esta descoberta, muitos mais quasares em todo o universo seriam encontrados - alguns ainda mais distantes do que 3C 273. Conforme olhamos para trás no tempo, os cientistas reuniram mais evidências para o big bang e foram capazes de traçar a história de galáxias mais jovens no universo primitivo.

Mas esta não foi a primeira vez que objetos distantes no céu noturno foram confundidos com estrelas. Várias vezes na história humana, mesmo antes de o telescópio ser inventado - os humanos descobriram supernovas que confundiram com estrelas regulares.

Uma supernova é um começo extremamente brilhante que dura apenas um momento no tempo. É o fim da vida de uma estrela. Uma supernova pode ofuscar brevemente uma galáxia inteira e produzir mais energia do que o Sol em questão de instantes. A NASA considera a supernova a maior explosão que ocorre no espaço.

Uma das primeiras supernovas registradas foi registrada em 185 d.C. por astrônomos chineses. É atualmente chamado de RCW 86. De acordo com seus registros, a estrela ficou no céu por oito meses. Houve um total de sete supernovas registradas antes dos telescópios, de acordo com a Enciclopédia Britânica.

Uma supernova famosa que conhecemos hoje como Nebulosa do Caranguejo foi vista em todo o mundo por volta de 1054. Astrônomos coreanos registraram essa explosão em seus registros e os nativos americanos podem ter se inspirado nela de acordo com suas pinturas rupestres datadas daquela época. A supernova era tão brilhante que podia ser vista durante o dia.

O termo supernova foi usado pela primeira vez na década de 1930, por Walter Baade e Fritz Zwicky, quando eles testemunharam a explosão de uma estrela chamada S ANdromedae ou SN 1885A.

Uma supernova é a morte de uma estrela e há muitas estrelas no universo. Em média, está previsto que uma supernova ocorra uma vez a cada 50 anos em uma galáxia como a Via Láctea. Isso significa que uma estrela provavelmente está explodindo a cada segundo em algum lugar do universo.

Como uma estrela morre depende de seu tamanho. Por exemplo, o Sol não é grande o suficiente para explodir e se tornar uma supernova no final de sua vida. Por outro lado, ele crescerá e se tornará uma gigante vermelha no final de sua vida em alguns bilhões de anos. As estrelas se transformam em supernovas de acordo com sua massa. Existem dois tipos de maneiras pelas quais uma estrela pode fazer isso.

  • Supernova Tipo I: Uma estrela reúne matéria de vizinhos próximos e causa uma reação nuclear descontrolada que inicia sua explosão.

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  • Supernova Tipo II: uma estrela fica sem combustível nuclear e então colapsa sobre si mesma, geralmente causando um buraco negro.

Os cientistas estão cada vez melhores em testemunhar esses tipos de eventos. Em 2008, astrônomos testemunharam o ato inicial da explosão. Durante anos, eles previram uma explosão de raios-X, o que foi confirmado enquanto observavam a evolução da explosão desde o início.

À medida que nossos telescópios ficam maiores ese tornar mais avançado, seremos capazes de mergulhar nos segredos e complexidades que esses fenômenos exibem. Eles podem estar distantes, mas são importantes para entender os pilares e os alicerces do que sustenta nosso universo.

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