O que é um buraco negro?

Question

Eu vi num documentário, mas não entendi direito. Tem algum filme legal sobre o assunto?

Profes A. · Accepted Answer

Um buraco negro é uma região no espaço onde a gravidade é tão intensa que nada pode escapar dela, nem mesmo a luz. Isso acontece porque uma grande quantidade de massa está concentrada em um espaço muito pequeno, criando uma curvatura extrema no espaço-tempo, conforme descrito pela teoria da relatividade geral de Albert Einstein.

Existem diferentes tipos de buracos negros:

Buracos negros estelares: Formam-se quando estrelas massivas esgotam seu combustível nuclear e colapsam sob sua própria gravidade.
Buracos negros supermassivos: Encontrados no centro das galáxias, eles contêm milhões a bilhões de vezes a massa do Sol e sua origem ainda é um tema de pesquisa.
Buracos negros intermediários: Menos comuns, eles têm massas entre os estelares e os supermassivos.
Buracos negros primordiais: Teoricamente, formados logo após o Big Bang, eles poderiam ter diversas massas.

Os buracos negros são fascinantes porque desafiamos a nossa compreensão do universo, e eles estão diretamente relacionados a fenômenos como a radiação Hawking, que sugere que buracos negros podem perder massa e, eventualmente, evaporar.

Quanto a filmes sobre o assunto, aqui estão algumas sugestões que podem ser interessantes:

"Interstellar" (2014): Este filme, dirigido por Christopher Nolan, explora a viagem através de um buraco negro e suas implicações na relatividade do tempo. É bem recebido pela crítica e tem uma representação visual impressionante de um buraco negro.
"Event Horizon" (1997): Um filme de terror e ficção científica que trata da exploração de uma nave que foi além de um buraco negro.
"Black Hole" (1979): Um clássico da Disney que explora a ideia de encontrar um buraco negro durante uma missão espacial.
"The Black Hole" (1981): Uma animação da Disney que mistura aventura e ficção científica.

Esses filmes combinam entretenimento com algumas noções de física e conceitos sobre buracos negros, embora as representações sejam frequentemente dramatizadas ou simplificadas. Se você tiver interesse mais profundo, documentários acadêmicos ou aulas online sobre astrofísica também podem ser muito instrutivos!

Welken G. · Answer

Para compreensão de Buracos Negros você deve saber de ONDE ELES SURGEM E ESTUDAR EXEMPLOS...

A definição mais simples de buraco negro é um objeto tão denso que nem mesmo a luz consegue escapar de sua superfície. Mas como isso acontece?

O conceito de buraco negro pode ser entendido pensando na rapidez com que algo precisa se mover para escapar da gravidade de outro objeto – isso é chamado de velocidade de escape. Formalmente, a velocidade de escape é a velocidade que um objeto deve atingir para "se libertar" da atração gravitacional de outro corpo.

Existem duas coisas que afetam a velocidade de escape – a massa do objeto e a distância até o centro desse objeto. Por exemplo, um foguete deve acelerar até 11,2 km/s para escapar da gravidade da Terra. Se, em vez disso, esse foguete estivesse num planeta com a mesma massa da Terra, mas com metade do diâmetro, a velocidade de escape seria de 15,8 km/s. Embora a massa seja a mesma, a velocidade de escape é maior, porque o objeto é menor (e mais denso).

E se tornássemos o tamanho do objeto ainda menor? Se comprimirmos a massa da Terra numa esfera com um raio de 9 mm, a velocidade de escape seria a velocidade da luz. Apenas um pouquinho menor e a velocidade de escape é maior que a velocidade da luz. Mas a velocidade da luz é o limite da velocidade cósmica, então seria impossível escapar daquela pequena esfera, se você chegasse perto o suficiente.

O raio no qual uma massa tem uma velocidade de escape igual à velocidade da luz é chamado de raio de SCHWARZSCHILD. Qualquer objeto menor que o seu raio de Schwarzschild é um buraco negro – em outras palavras, qualquer coisa com uma velocidade de escape maior que a velocidade da luz é um buraco negro. Para alguma coisa, a massa do nosso Sol precisaria ser comprimida em um volume com um raio de cerca de 3 km.

Estrutura de um buraco negro
Existem duas partes básicas em um buraco negro: a singularidade e o horizonte de eventos.

O horizonte de eventos é o “ponto sem retorno” em torno do buraco negro. Não é uma superfície física, mas uma esfera que circunda o buraco negro que marca onde a velocidade de escape é igual à velocidade da luz. Seu raio é o raio de Schwarzschild mencionado anteriormente.

Uma coisa sobre o horizonte de eventos: uma vez que a matéria esteja dentro dele, essa matéria cairá para o centro. Com uma gravidade tão forte, a matéria se comprime até um ponto – um volume minúsculo, com uma densidade absurdamente grande. Esse ponto é chamado de singularidade. É extremamente pequeno, por isso tem essencialmente uma densidade infinita. É provável que as leis da física falhem na singularidade. Os cientistas estão ativamente envolvidos em pesquisas para entender melhor o que acontece nessas singularidades, bem como para desenvolver uma teoria completa que descreva melhor o que acontece no centro de um buraco negro.

Vendo o invisível
Se a luz não consegue escapar de um buraco negro, como podemos ver os buracos negros?

Os astrônomos não veem exatamente os buracos negros diretamente. Em vez disso, os astrónomos observam a presença de um buraco negro através do seu efeito no seu entorno. Um buraco negro, por si só, no meio da nossa galáxia, seria muito difícil de detectar.

Imagine que você chega em casa uma noite e encontra a cozinha uma bagunça. Você sabe que estava limpo quando saiu, mas agora há pratos sujos na pia e migalhas espalhadas pelo balcão. Pelas evidências, você sabe que alguém usou a cozinha enquanto você estava fora – na verdade, você pode até dizer que fez um sanduíche com batatas fritas por causa dos tipos de migalhas que você vê no balcão. Você pode até conseguir identificar quem da sua casa estava na cozinha com base no tipo de batatas fritas que eles comeram ou no que colocaram no sanduíche. Você nunca viu aquela pessoa na cozinha, mas o efeito dela na cozinha era evidente.

O estudo dos buracos negros depende muito da detecção indireta. Os astrônomos não podem observar buracos negros diretamente, mas veem comportamentos em outros objetos que só podem ser explicados pela presença de um objeto muito grande e denso próximo. Os efeitos podem incluir materiais sendo puxados para dentro do buraco negro, discos de acreção se formando ao redor do buraco negro ou estrelas orbitando um objeto massivo, mas invisível.

Tipos de buracos negros
Tradicionalmente, os astrônomos falam sobre duas classes básicas de buracos negros – aqueles com massas cerca de 5 a 20 vezes a do Sol, que são chamados de buracos negros de massa estelar, e aqueles com massas de milhões a bilhões de vezes a do Sol, que são chamados buracos negros supermassivos. E quanto à lacuna entre a massa estelar e os buracos negros supermassivos? Durante muito tempo, os astrónomos propuseram uma terceira classe, chamada buracos negros de massa intermédia, mas foi apenas na última década que começaram a encontrar possíveis evidências desta classe de buracos negros.

Buracos negros de massa estelar são formados quando uma estrela massiva fica sem combustível e entra em colapso. Eles são encontrados espalhados por toda a galáxia, nos mesmos locais onde encontramos estrelas, já que começaram suas vidas como estrelas. Alguns buracos negros de massa estelar começaram as suas vidas como parte de um sistema estelar binário, e a forma como o buraco negro afecta o seu companheiro e o seu ambiente pode ser uma pista para os astrónomos sobre a sua presença.

Buracos negros supermassivos são encontrados no centro de quase todas as grandes galáxias. Exatamente como os buracos negros supermassivos se formam é uma área ativa de pesquisa para os astrônomos. Estudos recentes mostraram que o tamanho do buraco negro está correlacionado com o tamanho da galáxia, de modo que deve haver alguma ligação entre a formação do buraco negro e a galáxia.

Com apenas alguns candidatos a buracos negros intermediários, os astrônomos estão apenas começando a estudá-los detalhadamente. Estes estudos são complicados pelo facto de muitos dos objetos que inicialmente pareciam fortes candidatos a buracos negros intermédios poderem ser explicados de outras formas. Por exemplo, existe uma classe de objetos chamada fontes de raios X ultraluminosas (ULXs). Esses objetos emitem mais luz de raios X do que os processos estelares conhecidos. Um modelo postulou que os ULXs abrigam um buraco negro intermediário; entretanto, estudos mais aprofundados desses objetos favoreceram modelos alternativos para a maioria deles. Fique ligado enquanto os astrônomos trabalham para desvendar os mistérios desses objetos indescritíveis.

Exemplo:

https://youtu.be/hu6hIhW00Fk

BLACK HOLE SE FORMANDO EM UMA GALAXIA ANÃ site da NASA:

https://science.nasa.gov/missions/hubble/hubble-finds-a-black-hole-igniting-star-formation-in-a-dwarf-galaxy/

Uma das revistas mais populares de astronomia:

https://www.astronomy.com/science/supermassive-black-holes-stop-star-formation-in-dwarf-galaxies/

Artigo Científico de Astronômo Pesquisador:

https://iopscience.iop.org/article/10.3847/2041-8213/acae25

Nasa Site Page Black Hole:

https://science.nasa.gov/universe/black-holes/

DOCUMENTÁRIO NETFLIX estudando o Buraco negro em Experimento Simples como a Vazão de uma Pia, não o nome do documentário.

https://www.netflix.com/title/81343342