As maiores descobertas de buracos negros de 2019

Buracos negros são pontos escuros no tecido do espaço-tempo, singularidades incrivelmente densas com uma gravidade tão forte que nada pode escapar às suas garras. Eles passam o tempo fazendo uma coisa: engolir matéria. Aproxima-te o suficiente de um buraco negro, e és esparguete cósmico, esticado em pedaços, sugado para dentro, para nunca mais voltares. Simples e directo, certo?

Mas ao que parece, os buracos negros são mais do que simples aspiradores cósmicos. Em 2019, os físicos espreitaram na escuridão insondável e tiraram a primeira imagem de sempre de um buraco negro. Eles também aprenderam mais sobre como essas bizarras e insaciáveis bestas funcionam. Da sua propensão para ganhar e perder cabelo, às suas misteriosas entranhas, até onde eles podem levar, aqui estão 14 coisas novas que aprendemos sobre buracos negros em 2019.

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Uma imagem inesquecível

Após anos de antecipação, estava aqui! Os cientistas em 2019 tiraram uma imagem absolutamente inesquecível do buraco negro M87, no coração da galáxia Virgo A, a cerca de 53 milhões de anos-luz de distância. O primeiro close-up da singularidade, captado por uma rede de telescópios ao redor do mundo conhecido como o Telescópio Horizonte de Eventos, parece um ponto minúsculo e granulado cercado por um anel laranja difuso. Mas essa imagem pequena e pixelada é na verdade um buraco negro tão grande quanto o sistema solar e 6,5 bilhões de vezes a massa do nosso sol.

O brilho laranja ardente que envolve seu coração negro demarca seu horizonte de eventos, o anel de matéria que gira em torno de um buraco negro pouco antes de cair dentro. Como se esfrega contra outras matérias a alta velocidade, ele produz energia e brilha para formar um disco de acreção – daí o anel laranja.

Buracos pretos crescem pêlos, depois crescem carecas de novo

Este ano, aprendemos que os buracos pretos têm pêlos, mas na maioria das vezes, são tão carecas quanto as bolas brancas. O que é que isso significa, exactamente? Historicamente, os físicos acreditavam que as singularidades eram carecas, ou sem características, ou seja, tinham apenas três propriedades: massa, impulso angular e carga elétrica. Tudo o que aqueles Pac-Mans celestiais consumiram ao longo da vida foi trancado atrás do horizonte do evento, e nenhuma informação sobre os hábitos alimentares de um buraco negro poderia ser recuperada mais tarde.

Mas em 2016, o falecido físico Stephen Hawking, juntamente com outros, publicou um artigo propondo que os buracos negros têm “cabelo”, ou características distintivas. Esses pêlos eram mudanças sutis no horizonte de eventos, assim como o horizonte Cauchy – o ponto em que a causa e o efeito de inversão – que fariam com que os buracos negros se distinguissem uns dos outros. Pelo menos, como um estudo de 2018 afirmava, era o caso dos chamados buracos negros “extremos”, ou aqueles com carga elétrica máxima. No início deste ano, os físicos descobriram que mesmo os não tão extremos – aqueles girando a uma velocidade quase máxima, mas sem carga, ou aqueles com a máxima carga possível, mas sem rotação – também poderiam ter cabelo.

Mas, ao que parece, buracos negros rapidamente brotam alguns tufos de “cabelos” finos, todos eles eventualmente perdem, relatou a Live Science na época.

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Agora, a questão de saber se os buracos negros são mais como o Sr. T ou Heather Locklear é pura especulação. Mas o maior detector de ondas gravitacionais do mundo logo poderia encontrar evidências que apoiassem uma teoria sobre outra, dizem os especialistas.

Impossivelmente grande buraco negro

Em novembro, os cientistas disseram que haviam encontrado um buraco negro a 15.000 anos-luz de distância, que era tão maciço que não deveria existir. Eles supuseram sua existência depois de detectar uma estrela cerca de 8 vezes mais maciça que nosso sol que parecia estar circundando uma região de espaço escuro e vazio. Com base no quanto aquela estrela se agitava, eles calcularam que a estrela estava provavelmente circundando um buraco negro 70 vezes a massa do nosso sol; anteriormente, os cientistas pensavam que buracos negros estelares, ou aqueles que se formam após o colapso de uma estrela maciça, poderiam ter massas não superiores a 30 vezes a do nosso sol – pelo menos em galáxias com uma composição química semelhante à nossa.

“Esta descoberta nos força a reexaminar nossos modelos de como se formam buracos negros de massa estelar”, disse o diretor do Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO) e professor da Universidade da Flórida, David Reitze, que não estava envolvido no estudo, em uma declaração na época.

Sobre aquele buraco negro impossível…

Felizmente, na maioria das vezes, as descobertas que parecem desafiar as leis da física não se sustentam. Aquele buraco negro que cresceu para ser impossivelmente grande era provavelmente impossível, de acordo com alguns artigos publicados na base de dados arXiv em dezembro.

O buraco negro impossivelmente grande era provavelmente apenas um buraco negro de tamanho regular, e a equipe de pesquisa que inicialmente esmagou os números simplesmente cometeu um erro na interpretação das emissões de luz provenientes do sistema binário de buracos negros/estrelas. Ao confundir a luz da estrela companheira com as emissões fracas que viriam do disco de acreção do buraco negro, ou o anel de matéria circundando sua boca, os pesquisadores tinham sobrestimado a massa do buraco negro em pelo menos duas vezes, os estudos postados no arXiv encontraram.

Buracos negros como doadores de vida galáctica

Buracos negros são os supervilões na história épica do universo. Eles matam indiscriminadamente. E nada ao seu alcance está a salvo deles.

Mas pode haver mais destes assassinos cósmicos com cara de pedra. Os buracos negros podem ser na verdade os motores da vida das galáxias. Em seus frenesi alimentares, os buracos negros também enviam bolhas de gás quente e turbulento através do cosmos, de acordo com um estudo de novembro. Esse plasma quente pode estar mantendo vivas galáxias que de outra forma arrefeceriam e morreriam, o estudo descobriu. Outro estudo, publicado em Maio, descobriu que a radiação emitida pelos buracos negros poderia alimentar vida alienígena – desde que exista numa zona dos Cachos Dourados não muito longe, e não muito perto, do centro da galáxia. Conforme esses buracos negros se alimentam, sua radiação e luz podem alimentar a fotossíntese e facilitar a formação dos blocos de construção biomolecular da vida, que o estudo encontrou.

Os buracos negros podem não ser de todo buracos negros

Or talvez os buracos negros sejam apenas mal compreendidos. Tipo, maioritariamente incompreendidos. Uma teoria selvagem, proposta por um matemático e um físico neste verão, sugere que os buracos negros, como os conhecemos, podem não existir.

De acordo com Einstein, os buracos negros são infinitamente pequenos, infinitamente densos, conhecidos como uma singularidade, onde a matemática da relatividade geral se decompõe. Mas de acordo com a nova pesquisa, uma simplificação matemática comum usada para analisar a teoria da relatividade pode ter uma falha. Como resultado, os buracos negros podem não ser singularidades de todo. Em vez disso, podem ser bolsas de espaço recheadas de energia negra. E isso pode explicar algumas descobertas surpreendentes do maior caçador de ondas gravitacionais do mundo.

Existem minúsculos buracos negros

Buracos negros podem certamente ser grandes, mas podem ser minúsculos? Acontece que buracos negros pequenos, cerca de metade do tamanho dos conhecidos, podem existir no espaço. A maioria dos buracos negros de massa regular são cerca de 5 a 6 vezes a massa do nosso sol.

Em novembro, astrônomos espreitando nas franjas da Via Láctea, a cerca de 10.000 anos-luz de distância, encontraram evidências fracas de um buraco negro cerca de 3,3 vezes maior do que o sol. É demasiado grande para ser uma estrela de neutrões, mas menor do que qualquer buraco negro conhecido. Tais buracos negros foram previstos, mas nunca tinham sido vistos antes.

O buraco negro da Via Láctea tem uma chama

Falando a Via Láctea, o buraco negro supermassivo em nossa galáxia natal está tramando algo muito estranho. Normalmente, o disco de acreção de um buraco negro brilha mais quando está mais activo, porque mais matéria se está a esfregar e a criar fricção. Em maio, tudo estava calmo para o buraco negro central da Via Láctea, Sagitário A*.

Então, os astrônomos notaram um estranho clarão, com o buraco negro brilhando o mais brilhante que os astrônomos já haviam visto, pelo menos no espectro infravermelho.

Não está claro o que é essa estranha erupção, mas os cientistas pensam que a erupção foi causada quando um objeto empoeirado ou uma estrela fez a barba de perto com Sagitário A*.

Os maiores buracos negros formados em um estalido

Objetos celestiais maciços como Sagitário A* parecem ter levado uma eternidade para se formar, mas acontece que os maiores buracos negros do universo provavelmente se formaram num piscar de olhos, cosmicamente falando.

Um estudo publicado em junho sugeriu que buracos negros supermassivos poderiam ter se formado nos primeiros 800 milhões de anos da história do universo – e tudo o que teria levado foi uma grande nuvem de gás. Como nuvens de gás acumuladas e ligadas gravitalmente, elas teriam caído sob seu próprio peso, formando um pequeno buraco negro sem a necessidade de uma estrela que se tornasse supernova. Estes chamados “buracos negros de colapso directo” teriam então continuado a aspirar matéria a um ritmo de bolhas, crescendo 10.000 vezes ao longo de apenas 150 milhões de anos.

Nesse ponto, eles simplesmente pararam – deixando para trás os buracos negros supermassivos que pontilham nosso universo hoje.

UFOs voam dos buracos negros

O que é mais estranho do que um buraco negro? Um OVNI a voar de um. Neste caso, porém, OVNI significa saída ultra-rápida, e é um vento quente que parece sair do disco de acreção de um buraco negro.

Um estudo publicado em agosto descobriu que estes OVNIs podem explicar porque o espaço perto do coração das galáxias é relativamente escasso em matéria. Os OVNIs de buracos negros supermassivos nos centros galácticos podem agir como limpa-neves, empurrando toda a matéria extra na vizinhança imediata de um buraco negro mais distante da sua periferia, o estudo descobriu.

Planet 9 pode na verdade ser um buraco negro

Falando objectos não identificados, o misterioso objecto celestial no nosso sistema solar conhecido como Planeta 9 pode na verdade ser um buraco negro do tamanho de uma toranja.

Existem alguns objetos estranhos, muito além de Netuno, que se comportam como se estivessem sendo governados pela gravidade de algum objeto próximo que não podemos ver. Eles orbitam longe dos outros oito planetas e parecem estar orientados num plano diferente.

Alguns teóricos fizeram cálculos e concluíram que há um planeta lá fora – com uma órbita com vento – que é cerca de 10 a 20 vezes a massa da Terra. Mas em um estudo publicado em outubro, outros cientistas que haviam feito uma trituração numérica separada descobriram que um pequeno buraco negro primordial, mais ou menos do tamanho de uma toranja, também poderia explicar o comportamento estranho desses objetos trans-neptunianos.

Enviar mensagens através de um buraco negro o faria evaporar

Buracos negros poderiam ser buracos de minhoca em um universo alternativo. Mas não se preocupe em tentar enviar uma mensagem através do buraco de minhoca para alguém naquele universo alienígena.

Em Agosto, os cientistas descobriram que enviar até uma pequena mensagem através de um buraco negro alteraria o buraco negro, fazendo-o evaporar. A primeira mensagem a ser transmitida através do buraco de minhoca encolheria o buraco negro receptor em 30%, e cada mensagem subseqüente encolheria ainda mais o buraco negro – enquanto carregava cada vez menos informação. Após um punhado de transmissões, a mensagem não traria nenhuma informação e o buraco negro receptor desapareceria.

Aliens poderiam disparar lasers em buracos negros

Pew! Pew! Pew! Os buracos negros podem não apenas alimentar a vida em mundos alienígenas; eles também podem permitir que alienígenas naveguem pela galáxia. Disparando lasers em buracos negros, os extraterrestres avançados podem disparar fótons bumerangues, ou partículas de luz, ao redor dos poços de gravidade que circundam os buracos negros. Estes fótons girariam em torno e retornariam ao receptor, mas no processo, eles iriam sugar parte do impulso do buraco negro e transformá-lo em energia. Conforme o fóton voltava, os alienígenas podiam converter essa energia em momentum para alimentar seu movimento através da galáxia, e o processo podia ser repetido várias vezes.

Podemos ser capazes de resgatá-lo de um buraco negro

Enquanto você faz zoom para além do horizonte de eventos de um buraco negro, o tempo abranda, você se estica como esparguete e se desfaz em pedaços, certo? Não tão rápido. Pode haver uma maneira de resgatar pessoas dessas armadilhas de morte celestiais, pelo menos de acordo com uma nova teoria especulativa.

De acordo com essa teoria, pode haver uma maneira de enredar dois buracos negros. (Enredamento quântico é o estranho efeito, normalmente visto apenas em pequenas escalas subatômicas, nas quais duas partículas ou objetos estão inextricavelmente ligados através de grandes distâncias). Nunca ninguém conseguiu enredar objetos visíveis a olho nu, mas supondo que houvesse uma maneira de enredar dois objetos tão maciços quanto buracos negros, pode ser possível usá-los como uma forma de teletransporte instantâneo entre dois locais. Nesse caso, se você acidentalmente cair em um buraco negro, pode haver uma maneira de tirar você de lá – embora em outro tempo e lugar.

Buracos negros que podem fazer viagens hipersônicas suaves

Apertem o cinto, coloquem seus fones de ouvido que chocam com o ruído e relaxe – você está prestes a saltar para um buraco negro que gira. Claro, há uma grande chance de você ser despedaçado e nunca mais ser visto, mas pelo menos alguns físicos pensam que entrar em um buraco negro giratório pode ser realmente uma experiência bem diferente. Na verdade, girar buracos negros pode ser mais como portais suaves do tempo.

Vamos assumir que os buracos negros existem, e que os buracos negros são o caminho para dentro deles. Certos tipos de buracos negros supermassivos, como o gigante gentil no coração da nossa galáxia, não rodam muito. E novos cálculos sugerem que viajar para um buraco negro como esse não faria nem mesmo uma viagem acidentada, porque sua rotação lenta significaria um encolhimento e alongamento insignificantes, e estaria bem dentro do alcance das tensões que uma nave espacial poderia suportar.

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Originalmente publicado em Live Science.