Corolário da teoria de Einstein
Em 1916, Karl Schwarzschild previu os buracos negros como uma hipótese teórica
Explosões de raios gama
Na década de 1930, o astrofísico indiano SubramanianChandrasekhar estudou o que acontece com uma estrela quando fica sem combustível. Ele descobriu que o resultado final depende da massa da estrela. Se esta estrela for realmente grande, digamos, com uma massa de 20 sóis, então seu núcleo denso colapsa em um buraco negro.
Explosões de raios gama detectadas por equipamentos baseados no solo. (Crédito da imagem: NASA / Swift / Cruz deWilde)
Tudo isso acontece incrivelmente rápido, emem questão de segundos e libera uma enorme quantidade de energia na forma de uma explosão de raios gama. Esta explosão pode emitir tanta energia para o espaço quanto uma estrela comum emite durante toda a sua vida. E os telescópios na Terra detectaram vários desses eventos quando nascem buracos negros, apesar de uma distância de bilhões de anos-luz.
Ondas gravitacionais
Os buracos negros nem sempre existem isoladamenteàs vezes eles aparecem aos pares, orbitando um ao outro. Quando fazem isso, a interação gravitacional entre eles cria ondulações no espaço-tempo que se espalham como ondas gravitacionais. A propósito, esta é outra previsão da teoria da relatividade de Einstein.
Impressão artística das ondas gravitacionais.Buracos negros orbitando uns aos outros criam ondulações no espaço-tempo que viajam para fora em ondas gravitacionais. (Imagem cortesia de R. Hurt / Caltech-JPL)
Observatórios como LIGO e Virgo fornecem aos cientistasa capacidade de detectar essas ondas. Os físicos anunciaram a primeira descoberta associada à fusão de dois buracos negros em 2016. À medida que a sensibilidade do detector aumenta, os cientistas estão detectando outros eventos que desencadearam ondas gravitacionais. Por exemplo, a colisão entre um buraco negro e uma estrela de nêutrons, que ocorreu muito além da Via Láctea, a uma distância de 650 milhões a 1,5 bilhão de anos-luz da Terra.
Satélite invisível
Outra prova da existência de buracos negros— a sua influência gravitacional sobre outras estrelas. Ao observar o par habitual de estrelas rotativas HR 6819 em 2020, os astrónomos notaram estranhezas no seu movimento.
A gravura do artista mostra as órbitas de objetos no sistema triplo HR 6819. (Imagem cortesia de L. Calzada / ESO)
Eles só podem ser explicados pela presençaterceiro, objeto completamente invisível. Os cientistas calcularam sua massa - ela acabou sendo quatro vezes a do Sol - e perceberam que só poderia ser um buraco negro. A propósito, é um dos mais próximos da Terra, localizado a apenas 1000 anos-luz dela.
Objeto de raio x
O primeiro objeto que os cientistas reconheceramo objeto Cygnus X-1 (ou Cyg X-1) tornou-se um buraco negro. Esta é uma fonte de raios X na constelação de Cygnus, descoberta em 1964. Quase imediatamente, os astrônomos presumiram que a fonte da radiação era um buraco negro, localizado em um sistema binário junto com uma supergigante azul. No entanto, muitos especialistas acreditavam que todas as evidências de sua existência eram indiretas, e Cygnus X-1 poderia ser, por exemplo, uma estrela de nêutrons. O astrônomo britânico e divulgador da ciência Stephen Hawking apostou em 1974 que não era assim.
O principal obstáculo para reconhecer Cygnus X-1 como um buraco negro é a incerteza da distância ao objeto. No entanto, em 2011, os astrônomos calcularam isso.
O buraco negro Cygnus X-1 está extraindo material de uma enorme estrela companheira azul. (Imagem cortesia da NASA / CXC)
Os autores do novo trabalho analisaram os dadoscoletados pelos radiotelescópios Very Long Baseline Array. Segundo os cientistas, a distância até Cygnus X-1 é de 6.050 anos-luz ± 400 anos-luz. Além disso, a massa da supergigante azul é 19 vezes a massa do Sol, e a própria fonte de raios X é 14,8 vezes a massa solar.
O novo valor de massa é muito maior que o valor críticoo limite que separa uma estrela de nêutrons e um buraco negro (após a “morte” uma grande estrela pode se transformar em um desses objetos). Assim, o novo trabalho fornece evidências de que o primeiro buraco negro é de facto um deles.
Buracos negros supermassivos
Os dados dos cientistas indicam que, além deExistem buracos negros comuns e buracos supermassivos. Cada um deles tem milhões ou até bilhões de massas solares e tem se escondido nos centros das galáxias desde o início da história do Universo.
No centro da nossa galáxia encontra-se um buraco negro supermassivo numa região conhecida como Sagitário A.
(Crédito da imagem: ESA - C. Carreau)
De acordo com a NASA, buracos negros centrais emas galáxias são rodeadas por discos de acreção que emitem radiação intensa em todos os comprimentos de onda da luz. Os cientistas têm evidências de que um deles - o objeto massivo e compacto Sgr A * (Sagitário A *) - está localizado no centro da Via Láctea. Quanto mais perto as estrelas estão, mais elas giram - até 8% da velocidade da luz. O buraco negro central da Via Láctea é atualmente estimado em cerca de 4 milhões de massas solares.
Espaguetificação
Mais evidências da existência de buracos negros -isso é espaguetificação. Durante esse processo, a tremenda força gravitacional do buraco negro puxa o objeto em fios finos. Isso geralmente acontece com uma estrela que se aproximou de um buraco negro. Em outubro de 2020, astrônomos testemunharam a espaguetificação. Eles viram um flash de luz de uma estrela quando um buraco negro a rasgou. Aconteceu em uma galáxia a 215 milhões de anos-luz da Terra.
E finalmente - uma imagem direta
Em abril de 2019, os cientistas obtiveram a primeira imagem direta do buraco negro supermassivo no centro da galáxia ativa Messier 87.
Disco de acreção
Esta fotografia foi tirada por astrônomos usandoo telescópio Event Horizon. Na verdade, este não é um instrumento, mas uma grande rede de telescópios espalhados pelo mundo. A foto mostra claramente a sombra escura de um buraco negro solar de 6,5 bilhões contra o brilho laranja do disco de acreção circundante.
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LIGO (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory) é um observatório de laser interferométrico de ondas gravitacionais.
Virgo é um detector de ondas gravitacionais franco-italiano localizado no EGO (Observatório Gravitacional Europeu).