os buracos negros supermassivos têm amigos? A natureza da formação da galáxia sugere que a resposta é sim, e de fato, pares de buracos negros supermassivos devem ser comuns no universo. eu sou um astrofísico e estou interessado em uma ampla gama de problemas teóricos na astrofísica, desde a formação das primeiras galáxias até as interações gravitacionais de buracos negros, estrelas e até mesmo planetas., Os buracos negros são sistemas intrigantes, e os buracos negros supermassivos e os densos ambientes estelares que os rodeiam representam um dos lugares mais extremos do nosso universo.
o buraco negro supermassivo que se esconde no centro da nossa galáxia, chamado Sgr a*, tem uma massa de cerca de 4 milhões de vezes a do nosso Sol. Um buraco negro é um lugar no espaço onde a gravidade é tão forte que nem partículas nem luz podem escapar dele. A Sgr a * circundante é um aglomerado denso de estrelas., Medições precisas das órbitas destas estrelas permitiram aos astrônomos confirmar a existência deste buraco negro supermassivo e medir sua massa. Por mais de 20 anos, os cientistas têm monitorado as órbitas dessas estrelas ao redor do buraco negro supermassivo. Com base no que vimos, meus colegas e eu mostramos que se houver um amigo lá, pode haver um segundo buraco negro por perto que é pelo menos 100 mil vezes a massa do sol. no centro da nossa galáxia está um buraco negro supermassivo na região conhecida como Sagitário A., Tem uma massa de cerca de 4 milhões de vezes a do nosso Sol. ESA–C. Carreau
buracos negros supermassivos e seus amigos
Quase todas as galáxias, incluindo a nossa via Láctea, tem um buraco negro supermassivo em seu coração, com massas de milhões a bilhões de vezes a massa do Sol. Os astrônomos ainda estão estudando porque o coração das galáxias muitas vezes hospeda um buraco negro supermassivo. Uma ideia popular conecta-se à possibilidade de que buracos supermassivos têm amigos.,
para entender esta ideia, precisamos voltar para quando o universo tinha cerca de 100 milhões de anos de idade, para a era das primeiras galáxias. Eles eram muito menores que as galáxias de hoje, cerca de 10.000 ou mais vezes menos massivos que a Via Láctea. Dentro destas primeiras galáxias as primeiras estrelas que morreram criaram buracos negros, de cerca de dezenas a mil a massa do sol. Estes buracos negros afundaram-se no centro de gravidade, o coração da sua galáxia Hospedeira., Uma vez que as galáxias evoluem fundindo – se e colidindo umas com as outras, colisões entre galáxias resultarão em pares de buracos negros supermassivos-a parte chave desta história. Os buracos negros então colidem e crescem em tamanho também. Um buraco negro que é mais de um milhão de vezes a massa do nosso filho é considerado supermassivo. se de fato o buraco negro supermassivo tem um amigo girando em torno dele em órbita próxima, o centro da galáxia está bloqueado em uma dança complexa. Os rebocadores gravitacionais dos Parceiros também exercerão sua própria influência sobre as estrelas próximas perturbando suas órbitas., Os dois buracos negros supermassivos estão orbitando um ao outro, e ao mesmo tempo, cada um está exercendo sua própria atração sobre as estrelas ao seu redor.
As forças gravitacionais dos buracos negros puxam sobre essas estrelas e as fazem mudar sua órbita; em outras palavras, após uma revolução em torno do par de buracos negros supermassivos, uma estrela não vai voltar exatamente para o ponto em que começou. usando a nossa compreensão da interacção gravitacional entre o possível par de buracos negros supermassivos e as estrelas circundantes, os astrónomos podem prever o que irá acontecer às estrelas., Astrofísicos como meus colegas e eu podem comparar nossas previsões com observações, e então podem determinar as possíveis órbitas das estrelas e descobrir se o buraco negro supermassivo tem uma companheira que está exercendo influência gravitacional.
Usando uma bem estudada estrela, chamada de S0-2, que orbita o buraco negro gigantesco que fica no centro da galáxia a cada 16 anos, já podemos descartar a idéia de que há um segundo buraco negro supermassivo com uma massa acima de 100.000 vezes a massa do Sol e mais longe do que os cerca de 200 vezes a distância entre o Sol e a Terra., Se houvesse um tal companheiro, eu e os meus colegas teríamos detectado os seus efeitos na órbita do SO-2.
mas isso não significa que um buraco negro companheiro menor não pode ainda se esconder lá. Tal objeto não pode alterar a órbita de SO-2 de uma forma que podemos facilmente medir.
the physics of supermassive black holes
Supermassive black holes have got a lot of attention lately. Em particular, a imagem recente de tal gigante no centro da galáxia M87 abriu uma nova janela para entender a física por trás dos buracos negros.,
a proximidade do Centro Galáctico da Via Láctea – a apenas 24.000 anos-luz de distância – fornece um laboratório único para abordar questões na física fundamental dos buracos negros supermassivos. Por exemplo, astrofísicos como eu gostariam de entender seu impacto nas regiões centrais das galáxias e seu papel na formação e evolução das galáxias., A detecção de um par de buracos negros supermassivos no centro galáctico indicaria que a Via Láctea se fundiu com outra galáxia, possivelmente pequena, em algum momento no passado.
não é só isso que monitorar as estrelas circundantes pode nos dizer. Medições da estrela S0-2 permitiram aos cientistas realizar um teste único da Teoria Geral da relatividade de Einstein. Em maio de 2018, O S0-2 passou pelo buraco negro supermassivo a uma distância de apenas cerca de 130 vezes a distância da terra do sol., De acordo com a teoria de Einstein, o comprimento de onda da luz emitida pela estrela deve esticar-se à medida que sobe do poço gravitacional profundo do buraco negro supermassivo.
O comprimento de onda de alongamento que Einstein previu – o que faz a estrela parecer mais vermelha – foi detectado e prova que a teoria da relatividade geral descreve com precisão a física nesta zona gravitacional extrema., Aguardo ansiosamente a segunda abordagem mais próxima do S0-2, que ocorrerá em cerca de 16 anos, porque astrofísicos como eu serão capazes de testar mais das previsões de Einstein sobre a relatividade geral, incluindo a mudança da orientação da órbita alongada das estrelas. Mas se o buraco negro supermassivo tem um parceiro, isso pode alterar o resultado esperado.
por último, se existem dois buracos negros orbitando o centro galáctico, assim como a minha equipe sugere que é possível, emitem ondas gravitacionais. Desde 2015, os observatórios de LIGO-Virgem têm vindo a detectar radiação de ondas gravitacionais a partir da fusão de buracos negros de massa estelar e Estrelas de nêutrons. Estas descobertas inovadoras abriram uma nova maneira para os cientistas sentirem o universo., todas as ondas emitidas pelo nosso hipotético par de buracos negros estarão em baixas frequências, demasiado baixas para que os detectores de Manga-Virgem percebam. Mas um detector espacial planejado conhecido como LISA Pode ser capaz de detectar essas ondas que vai ajudar os astrofísicos a descobrir se o nosso Centro Galáctico buraco negro está sozinho ou tem um parceiro.
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