👩🏿‍🤝‍👩🏾 ⏹️ 🎚️ O menor buraco negro do universo 🤔 ⬛️ ⛱️

Eles descobriram que, à luz, pode ser necessário tanto quanto comida.
- Stephen King

Quando você olha para cima e penetra nas profundezas do céu noturno, lembra-se imediatamente de que existe um universo inteiro cheio de milagres. Mas, além de meteoros, planetas, estrelas, nebulosas e galáxias que iluminam o Universo, existem outras formas de matéria que são completamente invisíveis aos nossos olhos.

E não estou falando de gás frio e poeira, invisíveis na faixa visível. Esses itens são feitos dos mesmos tijolos de construção - prótons, nêutrons, elétrons - como nós. E embora eles possam não emitir (ou até absorver) luz visível, se observarmos nos comprimentos de onda desejados, nós os veremos.

Quando direcionamos os melhores observatórios para as faixas "escuras" de poeira localizadas em direção ao centro da galáxia, é isso que vemos:

E, no entanto, mesmo se falarmos sobre matéria normal - da qual estrelas, planetas, gás, poeira, você e eu somos feitos - ainda existem fontes que não emitem luz em nenhum comprimento de onda. Eles não podem fazer isso porque, por definição, nada pode escapar deles.

Claro, estou falando de buracos negros.

Sabemos que esses objetos existem, não apenas teoricamente, mas também a partir de observações. Apenas olhando para a região central da nossa galáxia, podemos rastrear as órbitas das estrelas e descobrir que elas se movem em torno de um objeto central que possui quatro milhões de massas solares, que, ao mesmo tempo, não emitem luz.

De fato, no centro da maioria das galáxias existem buracos negros supermassivos, muitos dos quais são milhares de vezes mais pesados que o monstro no centro da Via Láctea. Eles representam o maior dos buracos negros do Universo e são formados, como se acredita, pela fusão e absorção de milhões de cadáveres antigos de estrelas mortas massivas.

É claro que as estrelas maiores e maiores e mais massivas são mais fáceis de ver se você olhar para o jovem aglomerado de estrelas. Pode-se decidir que, devido ao fato de serem maiores que os outros, eles vivem mais, pois possuem mais reservas de combustível, mas, na verdade, o oposto é verdadeiro!

As estrelas mais massivas, classes O e B, são literalmente dezenas de milhares de vezes mais brilhantes que o Sol, devido ao fato de queimar seu combustível dezenas de milhares de vezes mais rápido. E embora eles tenham uma massa dezenas ou centenas de vezes mais que o Sol, eles queimam seu combustível tão rapidamente que seu tempo de vida pode ser de apenas alguns milhões (ou mesmo várias centenas de milhares) de anos! E quando as estrelas mais massivas morrem, elas morrem não apenas em uma explosão de supernova ...

O núcleo da estrela também entra em colapso e deixa uma estrela de nêutrons ou um buraco negro!

Normalmente, a gravidade trabalha para comprimir a estrela, puxa-a para dentro e tenta entrar em colapso. Quando a fusão nuclear ocorre no núcleo, a pressão de sua radiação externa se equilibra com a compressão gravitacional e restringe a estrela. Mesmo quando a fusão nuclear termina, a matéria permanece sólida e os átomos resistem ao colapso muito bem. Em uma estrela como o Sol (ou até quatro vezes mais massiva em uma estrela), no final da fusão nuclear, o núcleo da estrela encolherá para um tamanho comparável ao da Terra, mas não mais, porque os átomos atingirão um estado após o qual se recusam a encolher.

Essa pressão se deve ao fato de as partículas quânticas exigirem mais força para comprimi-las do que a gravidade do Sol pode produzir. Mas uma estrela com uma massa superior a 400% da nossa massa se transformará em uma supernova e sua região central entrará em colapso, depois de passar pelo estado atômico e mais longe do núcleo dos nêutrons puros! Em vez do tamanho da Terra, uma estrela de nêutrons de massa solar será encerrada em uma esfera com um diâmetro de vários quilômetros.

E embora apenas uma pequena fração da estrela original permaneça no núcleo, a massa de estrelas de nêutrons varia tanto quanto o sol e três vezes a massa solar. Mas para uma massa além desse limite, até os nêutrons cedem à força da gravidade e são compactados em tamanhos tão pequenos que a luz não pode escapar deles. Nesta fase, passamos de uma estrela de nêutrons para um buraco negro!

Então, qual dos buracos negros conhecidos será mínimo? Atualmente, existem três candidatos, e alguns estão mais perto da vitória do que outros.

IGR J17091-3624: um buraco negro em um sistema binário que podemos detectar devido aos fortes ventos estelares criados pelo sistema binário. Em vez de cair em um buraco negro, 95% da matéria sugada de uma estrela companheira voa para o espaço interestelar. Na verdade, é um buraco negro de pequena massa, mas a precisão da medição nos dá uma dispersão de 3 a 10 massas solares.

GRO J0422 + 32: Outro sistema binário oscilante localizado a apenas 8.000 anos-luz da Terra e as estimativas de sua massa variam muito. Algumas equipes acreditam que esta é uma estrela de nêutrons com uma massa de apenas 2,2 vezes a do sol; outros afirmam que sua massa está mais próxima da 4ª solar, e outra está mais próxima de 10 solar. Ainda não existe uma solução final, mas se eu estivesse apostando no menor buraco negro conhecido, apostaria neste candidato.

XTE J1650-500: no início foi anunciado que sua massa é 3,8 solar, mas desde então as estimativas mudaram para 5 massas solares. Este sistema binário emite raios-X a partir de um disco de acreção e, ao estudarmos objetos dessa classe, descobrimos a conexão entre a radiação emitida e a massa do próprio buraco negro!

Onde quer que esse limite esteja entre uma estrela de nêutrons e um buraco negro - seja 2,5 ou 2,7 ou 3,0 ou 3,2 massas solares - exatamente lá, como você pode pensar, você deve procurar por buracos negros mínimos . Mas existem mais três possibilidades que podemos descobrir!

1) A fusão de estrelas de nêutrons! É esse processo que leva ao aparecimento de elementos muito pesados no Universo, como o ouro, e ocorre como resultado da colisão de duas estrelas de nêutrons. As estrelas de nêutrons são muito mais comuns que os buracos negros e, embora suas colisões sejam raras, elas acontecem a cada 10.000 - 100.000 anos em uma galáxia, se você se lembrar que o Universo tem mais de 10 bilhões de anos e contém quase um trilhão de galáxias.

É possível que na colisão de duas estrelas de nêutrons, mesmo que sua massa não ultrapasse esse limite para a formação de um buraco negro, o resultado ainda seja um buraco negro com uma massa menor que a da supernova formada após a explosão. Portanto, há esperança de encontrar um buraco negro com uma massa um pouco mais de dois solar em nossa galáxia, já que deveria ter visto de 100.000 a 1.000.000 desses eventos!

Suponha que você não esteja satisfeito com a massa de buracos negros disponíveis e deseje torná-lo ainda menor. Boas notícias: você só precisa esperar!

2) Buracos negros perdem peso ao longo do tempo! Como a natureza do Universo é quântica, os buracos negros não são objetos estáticos devido ao constante aparecimento de flutuações de partículas e antipartículas que ocorrem dentro e fora, e no horizonte de eventos dos buracos negros. E embora isso aconteça bem devagar, os buracos negros evaporam graças a um processo conhecido como radiação Hawking.

Nesse caso, não um fluxo de partículas ou antipartículas provém de buracos negros, mas uma radiação de energia muito baixa e quase constante de um corpo negro.

Durante longos períodos de tempo, da ordem de 10 ⁶⁸ ou 10 ⁶⁹ anos, os buracos negros das menores massas evaporam, perdendo sua massa primeiro devagar e depois extremamente rapidamente, evaporando as últimas toneladas em alguns microssegundos.

Então, se você quiser obter buracos negros de massa ainda menor do que a existente, espere. Bem, se você precisar deles agora - tenho más notícias para você.

3) O Universo pode nascer com buracos negros microscópicos, mas não nasceu. A idéia de buracos negros primitivos surgiu na década de 1970 e é engenhosa à sua maneira. O Universo já esteve em um estado quente, denso, uniforme e em rápida expansão. Se naquele momento qualquer região fosse apenas 68% mais densa que a média, ela entraria em colapso automaticamente em um buraco negro, e se você tivesse muitas dessas regiões, teríamos um universo cheio de buracos negros microscópicos.

Mas medimos a magnitude das flutuações de densidade em um universo muito antigo e como ele muda de escala - se você descer das escalas maiores para a menor das medidas.

Em vez de flutuações em 68%, as oscilações comuns atingiram uma potência de apenas 0,003%, o que claramente não é suficiente para o surgimento do Universo com pelo menos um buraco negro primitivo. Pior ainda, se você for em uma escala cada vez menor, torna-se quase inacreditável. Se tudo fosse diferente, o Universo seria preenchido com eles; mas esse simplesmente não é o nosso universo.

Esta é a história dos menores buracos negros do Universo, daqueles conhecidos por nós ainda não encontrados e daqueles cuja aparência você só precisa esperar!

O menor buraco negro do universo

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