Umbreon

Os Buracos negros parecem mais como ficção científica que realidade. De fato, a idéia de buracos negros foi criada nas imaginações de físicos teóricos e não tem contudo sido verificado pela descoberta conclusiva de um buraco negro atual. Mas desde 1915, quando Albert Einstein desenvolveu a sua teoria da relatividade, os cientistas descobriram que buracos negros podem existir.
A teoria de Einstein provou que se a gravidade pudesse ficar forte o bastante, roubaria luz e toda sua energia e apanharia isto como da mesma maneira apanha a atmosfera de um planeta. porém, para que a gravidade possa ser assim tão forte, sua fonte teria que ser um objeto extremamente denso, um com uma massa muito grande comprimida em um espaço muito pequeno.
Em 1916 o astrônomo alemão Karl Schwarzschild calculou quão comprimido uma estrela teria que ser para que sua gravidade possa apanhar luz. De acordo com os cálculos de Schwarzschild, uma estrela do tamanho do sol 864,950 milhas (1,392,000 quilômetros) de diâmetro teria encolher a menos de 1.9 milhas (3 quilômetros) de tamanho.
Em 1939 os físicos J. Robert Oppenheimer e Hartland S. Snyder dos Estados Unidos descobriram que é possível fazer, uma relativa comparação, em proporção do tamanho ou extensão dos tais buracos negros: a marca de um (*) asterisco teria o tamanho do Sol, e o Sol teria a extensão de um buraco negro; ou melhor, o Sol seria apenas um asteristico em relação ao tamanho de um buraco negro.
Também as estrelas morrem, ou pelo menos deixam de existir como tais e se transformam em outra coisa. O estudo da nossa estrela, o Sol, tem servido modelo e base para melhor conhecer os fenômenos que ocorrem na maioria das estrelas e, por isso mesmo, mais uma vez tome-mo-lo como base para exemplificar mais uma das teorias dos fenômenos que ocorrem no Universo: o Sol, depois de ter produzido energia durante 10 bilhões de anos continuamente transformando hidrogênio em hélio – atualmente o Sol consta, presumivelmente, 5 bilhões de anos, estando portanto na metade de seu ciclo de vida – experimentará uma profunda transformação ao esgotar o seu principal combustível nuclear, o hidrogênio, faltará pressão e energia interna e as camadas mais profundas, atraídas pela força gravitacional lançar-se-ão até o caroço central ou entrarão em colapso, enquanto as camadas externas se expandirão consideravelmente, engolfando a órbita dos planetas interiores e chegando até Júpiter.
No transcorrer deste catastrófico acontecimento, a matéria solar das regiões profundas será comprimida de tal maneira que os espaços entre os átomos serão grandemente reduzidos e os elétrons se desagregarão de seus respectivos núcleos. Um novo estado de equilíbrio será alcançado quando a pressão dos elétrons libertos gerar o colapso. Nesta fase dos acontecimentos, a enorme esfera solar, que atualmente é 100 vezes maior que a da Terra, ficará reduzida ao tamanho da Terra e consequentemente sua luminosidade ficará reduzida em 10.000 vezes; convertendo-se em uma anã branca.
Contudo, nem todas as estrelas se transformam numa anã branca, como possivelmente nosso Sol se transformará. Existem outras possibilidades. No caso de uma estrela ter quatro vezes ou mais a massa do Sol, o colapso não cessa na fase de anã branca, mas continua. Neste caso, a compressão da matéria é tão violenta que impulssiona os elétrons livres contra os prótons, partículas positivas do núcleo, transformando-os em nêutrons. O astro que entrou em colapso, esgotamento, então converte-se em uma Estrela de Nêutrons, reduzindo-se a um corpo muito menor que nosso planeta, de somente algumas dezenas de quilômetros de diâmetro.
As Anãs Brancas e as Estrelas de Nêutrons são duas das possíveis etapas finais da evolução estelar previstas pela teoria, que encontram confirmações nos modernos descobrimentos da astronomia. Contudo, há uma outra saída para a vida final de uma estrela, muito mais fascinante e mais ainda, desconhecida, que ainda não pode ser verificada pelas observações – o Buraco Negro.
Teoricamente, se a estrela que esgotou seu combustível nuclear for oito vezes maior que a massa do nosso Sol, então o colapso não cessa, nem sequer na etapa da estrela de nêutron, pode continuar indefinidamente fazendo com que a matéria se concentre num ponto matemático, enquanto sua densidade e a força de gravidade tendem a fazer-se infinitas. Os efeitos de um processo semelhante são de difícil compreensão até para a própria física.
De fato, a gravidade exercida pelo objeto que entrou em colapso seria tão potente que nem sequer as partículas de luz emitidas por sua superfície a poderiam evitar; como se sabe, a luz viaja à velocidade constante, na Terra e fora dela, ao redor de 300.000 km./Seg. O objeto tornar-se-ia invisível, deixando em seu lugar uma zona ou região do espaço totalmente escura: precisamente um Buraco Negro.
Conforme a Teoria da Relatividade Geral de Einstein, o espaço se curva pela presença de uma massa, e assim, experimentaria uma tal deformação que se converteria num funil sem fim, ao longo do qual o objeto colapsado se deslizaria, desaparecendo do nosso Universo.
Supõe-se que um buraco negro tem origem quando a velocidade de escape de um corpo eqüivale à velocidade da luz. Um corpo com a massa do Sol e com um raio de 2,5 quilômetros. Os buracos negros são possíveis pontos finais na evolução de uma estrela: é interessante notar que, enquanto as estrelas são grandes fontes energéticas do Universo, os buracos negros constituem verdadeiros redemoinhos energéticos, pois suas atrações gravitacionais são incomensuráveis, podendo até atrair e desviar raios luminosos.
A formação dos corpos celestes, aos quais dá-se a denominação de buracos negros, é resultada a partir da perda do equilíbrio do núcleo das estrelas. Desta forma, uma grande compressão gravitacional é gerada, constituindo o fator responsável pelo esmagamento da matéria destes corpos celestes.
Um grande desafio para a Ciência reside no fato do total "desaparecimento" da matéria atraída pelos buracos negros. Tais corpos celestes possuem a maior atração gravitacional entre todos os corpos celestes encontrados no Universo. A atração gravitacional dos buracos negros é de tal magnitude que até os feixes luminosos incididos nas suas proximidades são obrigados à propagação curvilínea. Portanto, sabendo-se que os raios luminosos propagam-se em linha reta, os buracos negros são responsáveis pela "quebra" de uma das leis da Física que regem nosso Universo.
Um dos principais princípios da teoria da relatividade de Einstein é que o espaço-tempo se curva ao redor de um volumoso objeto como um buraco negro. Em uma geometria que é encurvada, objetos e fótons seguiriam caminhos curvos em vez de linhas retas, e a soma dos ângulos de um triângulo não seria igual a 180º. De acordo com a teoria de Einstein, a deformação do espaço-tempo ao redor do Sol causa o observado avanço do periélio de Mercúrio e o desvio da luz estrelar como passa perto do campo magnético do Sol.
Como teoria, vamos supor que uma nave casualmente passasse pelas proximidades de um buraco negro e só notaria sua presença devido a sua gigantesca atração gravitacional, que a faria desviar-se de sua trajetória. Supostamente, a astronave poderia esquivar-se de sua atração exercendo com seus motores um impulso superior à força de atração do buraco negro; ou então poderia colocar-se numa órbita a certa distância, em torno dele, como se fosse um Satélite, equilibrando com a força centrífuga a atração gravitacional do buraco negro; ou então, a nave seria tragada por ele, precipitando-se no funil gravitatório, e muito provavelmente é o que ocorreria com a nossa nave.
Há um limite depois do qual, o comandante de nossa nave, não poderia sequer informar pelo rádio ou qualquer tipo de transmissor, o que lhe está sucedendo: este limite é chamado de : ''Horizonte de Eventos" (acontecimentos) ou "Raio de Schwarzschild" e representa o limiar ou entrada que, ultrapassado, não deixa nem sequer a luz, e portanto as ondas eletromagnéticas, teriam a possibilidade de escapar à atração gravitacional do buraco negro.
O Raio de Schwarzschild é o raio no qual a velocidade de fuga se iguala a velocidade de luz. A superfície da esfera do raio igual ao raio de Schwarzschild é chamado de horizonte de evento. Nós não podemos saber nada estando do lado de fora do buraco negro sobre qualquer evento que acontece dentro do horizonte de evento, e assim nós podemos pensar nele somente como a " superfície " do buraco negro.
O Raio de Schwarzschild usa a equação da velocidade de fuga e pode ser calculado:
Para fótons, ou objetos sem massa, nós podemos substituir c (a velocidade da luz) por Vesc e acha o raio de Schwarzschild: R, assim temos:
No centro do buraco negro está a singularidade, isto é, uma região onde as leis da física atual são conhecidas ao mínimo em circunstancias tão extremas. Segundo o Princípio da Censura Cósmica de Roger Penrose, o fato é que as leis da física são quebradas dentro do horizonte de eventos
O Horizonte de Eventos é um limite esférico, cujas dimensões dependem da massa do buraco negro: calcula-se seu raio em quilômetros e aproximadamente multiplicando por 3 a massa do buraco negro expressa em massas soalres. Por exemplo, para um buraco negro de 10 massas solares o horizonte de eventos seria uma esfera com raio de 30 km ou um diâmetro de 60 km.
Continuando nossa hipótese de que a astronave, precipitando-se no buraco negro para além do horizonte de eventos, ela seria esticada como um elástico ao longo da direção da queda por forças de maré exercidas pela gravidade e , portanto, seria destruída. Mas admitindo-se, ainda hipoteticamente, que a nave fosse construída de modo a resistir a estas tremendas forças, não voltaria a fazer parte do nosso espaço e do nosso tempo.
De fato, segundo algumas teorias, os buracos negros são túneis que se projetam para outros universos, e ou em outro espaço e tempo completamente diferente do nosso espaço e do nosso tempo. Por isto, o astrônomo americano, já falecido, Carl Sagan definiu-os como "metrôs cósmicos".
Outras teorias ainda o descrevem como um portal de passagem para uma outra dimensão diferente da nossa; e ainda outras teorias o descrevem como um umbral que daria passagem para o mundo da antimatéria - Átomo ou matéria constituída pelas antipartículas do próton, do nêutron, do elétron, etc. Um átomo de antimatéria em contato com o seu análogo material levaria ao aniquilamento dos dois com as transformações destes em neutrinos e radiação gama.
Ou, numa teoria ainda mais pitoresca, os buracos negros seriam passagens abertas no espaço/tempo para um mundo ou Universo oposto ao nosso, isto é, um Universo ao inverso ao nosso. Explicando melhor, no caso de nosso mundo ser o positivo o outro seria negativo. Esta suposição se baseia na teoria dos opostos, no fato de que tudo tem seu oposto, tudo tem sua porção negativa que se contrapõe à positiva – os inversos.
Mas tudo isso são somente hipóteses no campo das idéias e que, até agora, não puderam ser demonstrado através de modelos, e, muito menos provadas e, certamente os buracos negros ainda continuaram sendo desconhecidas interrogações por um longo tempo.
Muito embora a saga da moderna astronomia atribua a Einsten a teoria da existência dos tais buracos negros, é sabido que a idéia dos buracos negros foi concebida pela primeira vez pelo matemático e astrônomo francês Pierre Simon de Laplace (1749-1827) no final do século XVIII. Calculou que um corpo celeste que tivesse a mesma densidade que a Terra, uma vez superadas certas dimensões, umas 27.000 vezes maior que o nosso planeta, teria exercido uma força de gravidade tal para impedir que a luz o evitasse. Chamou a estes corpos imaginários de "corpos escuros" , e convenceu-se de que o Universo deveria estar repleto deles.
Somente depois, nos inícios do século XX, pouco depois da formulação da Teoria da Relatividade Geral por Albert Einstein, o físico alemão Karl Schwarzschild, num trabalho puramente teórico, calculou quais deveriam ser as propriedades do espaço que rodeia uma massa que tenderia a se concentrar num ponto.
Em 1939, o físico nuclear Robert Oppenheimer e seu colaborador Hartland Snyder, publicaram um trabalho no qual, pela primeira vez, levavam em consideração a idéia de que um buraco negro pudesse formar-se realmente do colapso gravitacional de uma estrela. Deste momento em diante tomou aspecto de realidade a idéia de que os buracos negros pudessem realmente existir, idéia esta que foi reforçada a partir dos anos 70 com o descobrimento de alguns objetos astronômicos duvidosos.
Assim como, por definição, um buraco negro é invisível, pensa-se atualmente em descobri-los por vias indiretas através da observação dos processos energéticos que deveriam implicar a matéria cósmica eventualmente absorvida por eles. Por exemplo: se um dos componentes de um sistema binário de estrelas tivesse que converter-se em um buraco negro, os gases mais exteriores da companheira que gira ao redor dele seriam atraídos pelos funil gravitacional, comprimidos e super aquecidos, emitiriam radiações de alta freqüência.
Investigações deste tipo levaram os astrônomos a considerar que um provável candidato a buraco negro está representado pelo objeto "Cygnus X1", da Constelação de Cisne, e como veremos mais abaixo, nesta constelação foi observado uma estrela visível que percorre uma órbita elíptica ao redor de uma companheira invisível, que perde matéria para ela. Está matéria emite um intenso fluxo de raios X.
Os cientistas acreditam que algumas regiões de espaço apresentam uma gravidade tão poderosa que agem como se fossem gigantescos aspiradores de pó e chupam qualquer coisa que estiver por perto. Seja o que for se é um cometa, um planeta, ou uma nuvem de gás é esmagado em densidade infinita e sempre desaparece no interior do buraco negro. Nem mesmo a luz pode escapar a sua feroz gravidade interna, assim ele permanece preto e invisível. O físico americano John Wheeler nomeou estes buracos negros de voids darks, escuros vorazes.
Nas estrelas gigantes e supergigantes a força da gravidade implodirá o núcleo estelar transformando-a num sugadouro gravitacional que aprisiona qualquer forma de energia, inclusive a luz. Como eles não podem ser vistos, sua presença é deduzida em sistemas de estrelas binárias em que um dos componentes, embora de grande massa, é invisível, e também pela emissão de raios X originados no deslocamento de matéria para seu interior.
Os cientistas acreditam que a Via Láctea, pode abrigar tantos quanto 100 milhões de buracos negros sem contar as estrelas chamadas anãs negras. Em 1990 o radiotelescopio de Ordem Muito Grande no Novo México obtiveram imagens detalhadas do centro da Via Láctea que mostra tremendas explosões de energia que emana de seu centro. Alguns cientistas acreditam que isto confirma a existência de um buraco negro com quatro milhões de vezes da massa do Sol no centro da Via Láctea. Cientistas que usam o Telescópio Hubble, no espaço, em 1992 tiveram sinais promissores em descobrindo um buraco negro perto de uma galáxia com três milhões de vezes a massa do sol.
Buracos negros são pelo menos o ponto final evolutivo de estrelas de 10 a 15 vezes tão volumosas quanto o Sol. Se uma estrela que tem um volume deste porte ou maior que isso, sofre uma explosão do tipo supernova, e pode deixar atrás de si um grande volume de restos ou sobras da estrela. As forças gravitacionais opostas atuam sobre os restos e ela se desmoronará sobre si mesma sem forças externas. A estrela se desmorona eventualmente ao ponto de volume zero e densidade infinita e cria o que é conhecido como uma " singularidade ".
Como os aumentos da densidade, o caminho dos raios luminosos emitido pela estrela se curvam e eventualmente envolvem irrevogavelmente ao redor da estrela. Toda a matéria e fótons são apanhados em sua órbita por um intenso campo gravitacional; e todo esse matérial permanece sempre ali. Como nada pode fugir do alcance da estrela, nem mesmo um só raio de luz, esta infinita densidade, é chamado de buraco negro.
Mas ao contrário de mito popular, um buraco negro não é um ''aspirador de pó'' cósmico. Se nosso Sol fosse substituído de repente com um buraco negro da mesma massa, a única coisa que mudaria seria a temperatura da Terra. Um objeto tem que cruzar dentro do raio de Schwarzschild para ser tragado em um buraco negro. Neste raio, a velocidade de fuga é igual à velocidade da luz, e nem a luz pode passar por ele, e muito menos escapar.
Binários Modelos de ondas de Raio X dos sistemas estelares binários diferem de acordo com a massa e o estado evolutivo da estrela companheira. Em qualquer caso, os raios X surgem da aceleração e do material quente no disco de acreação ao redor do buraco negro. Estrelas de grande massa, até mesmo quando elas estão na sucessão principal, continuamente perde pequenas quantias de massa que são levadas ao espaço através do vento estelar, semelhante ao vento solar. As partículas do vento podem ser acreatadas sobre o buraco negro. Alternativamente, uma estrela que está na sucessão principal, relativamente até mesmo de baixa massa, se expandirá como uma gigante do diagrama de HR a um tamanho tal que é puxada para cima do buraco negro.
Em um sistema binário de estrelas que emite ondas de Raio-X, o material da estrela companheira menor é puxado para a outra estrela compacta e forma um disco de acreação (crescimento) ao redor dela. A estrela compacta pode ser uma anã branca, uma estrela de nêutron, ou um buraco negro. O material em queda ou puxado é acelerado e se aquece. Uma " mancha " quente desenvolve onde o este material colides com o material já no disco de crescimento e então são emitidas ondas de raio X.
Em 1963, Roy C. Kerr resolveu as equações de Einstein para um buraco negro girante. A estrutura de um buraco negro giratório é um pouco diferente de um buraco negro estacionário. Há uma zona adicional chamada o ergosphere (do grego formulam ergon e significam " trabalho "), de dentro do qual é teoricamente possível extrair energia e importa-la do buraco negro. Efetivamente, o horizonte de evento de um buraco negro giratório é menor que o horizonte de evento de um buraco negro não giratório. Em um buraco negro giratório, a ergosphere é associado ao limite estacionário, na localização à qual o espaço-tempo está fluindo à velocidade da luz, fazendo partículas estacionárias que estariam viajando na velocidade da luz. Dentro do limite estacionário, não pode permanecer nenhuma partícula em repouso, embora eles estejam fora do horizonte de evento.
O fato é nós ainda realmente não sabemos como seria o interior de um buraco negro. Ainda descrevendo as características da estrutura de um Buraco Negro, permanece como um dos desafios de astrofísicas relativísticas modernas a ser resolvido.
Como vimos, teoricamente, os buracos negros se formam dos caroços estelares que restam da explosão das supernovas, quando o caroço remanescente for superior a três massas solares e que irá se contrair para formar um buraco negro. Eles são caracterizados por sua gravidade extremamente forte, tão poderosa que nem mesmo a luz pode escapar à sua atração; em conseqüência, os buracos negros são invisíveis. No entanto, podem ser detectados se possuírem uma estrela companheira muito próxima.
A gravidade do buraco negro atrai gás da outra estrela, formando um disco de acreação que gira ao redor do buraco negro em alta velocidade, aquecendo-se e emitindo radiação. Eventualmente, a matéria espirala e atravessa o horizonte de eventos, o limite do buraco negro, e, desse modo, desaparece do Universo visível. Mas, daí a comprovar sua real existência, vai uma grande distância, pelo menos até agora, tudo não passa de conjecturas que não passaram do campo das idéias.
Resumindo...
O buraco negro é um fenômeno físico muito explorado em filmes e livros de ficção científica, e é também provavelmente um dos fenômenos físicos mais interessantes e intrigantes que existem. O problema da utilização de buracos negros em situações de ficção científica, é a idéia de que ao cair em um buraco negro você será levado a uma outra dimensão, outro lugar no tempo, blá, blá, blá, entre outras baboseiras.
Para entendermos mesmo o que significa um buraco negro, temos que voltar um pouco atrás na física clássica e relembrar o que é a velocidade de escape e como fazemos para calculá-la. Sabemos que se jogarmos um determinado objeto para o alto, ele cairá de volta em nossas mãos. Quanto mais impulso dermos para este corpo, mais altura ele irá alcançar.
Esta velocidade é denominada velocidade de escape. Pela Lei da gravitação de Newton, temos que a força F de atração gravitacional é dada por:
Onde G é a constante universal de gravitação, m é a massa do corpo, M é a massa da Terra e r é a distância entre os corpos. A energia potencial (E)deste sistema é dada por:
Igualando a energia cinética inicial do corpo com a energia potencial do sistema, temos:
Se lançarmos um objeto com massa qualquer a uma velocidade que seja igual ou maior à velocidade de escape, o corpo sairá da orbita terrestre. A velocidade de escape para a Terra é da ordem de 11km/s.
Voltemos agora ao assunto do buraco negro. A existência de buracos negros já podia ser teoricamente provada desde 1915, quando Einstein expôs ao mundo sua teoria da relatividade geral, porém apenas em 1939, Oppenheimer e Snyder descobriram teoricamente o buraco negro, no entanto até meados de 1960, grande parte da comunidade científica não aceitava a existência deste fenômeno devido à sua contrariedade aos princípios lógicos.
Os buracos negros têm origem quando uma estrela de grande massa sofre um colapso gravitacional total. Quando as estrelas emitem calor e luz, elas estão equilibrando a própria gravidade através de todas estas reações. Quando o seu "combustível" se esgota, a estrela sofre um colapso e diminui de tamanho.
Para o caso de sua massa ser menor do que 3 vezes a massa do Sol, ela irá se contrair até um certo limite quando então suas forças internas se equilibrarão, transformando-se então em uma anã branca ou em uma estrela de nêutrons. Se a massa no entanto for maior do que 3 massa Solares, segundo a teoria, não haverá força suficiente para equilibrar a força gravitacional, e a estrela se auto engolirá, desaparecendo e formando um buraco negro.
Desta forma, nas redondezas de um buraco negro, o espaço e o tempo sofrem uma deformação, como já havia sido previsto na Teoria da Relatividade de Einstein. A velocidade de escape deste buraco negro será superior à velocidade da luz, que é a maior velocidade que pode ser alcançada, pelo menos por enquanto.
Temos portanto que nem a luz consegue escapar do campo gravitacional de um buraco negro e toda a matéria, assim como ondas eletromagnéticas são atraídas para dentro do buraco negro e destruídas antes mesmo de penetrá-lo, já que o campo é tão poderoso que apenas a diferença da força gravitacional existente entre nossos pés e nossa cabeça já seria suficiente para nos despedaçar. A velocidade de escape é muitíssimo grande pois toda a massa da estrela se concentraria no centro do buraco negro, resultando em ponto de dimensões mínimas e densidade infinita, chamado de ponto de singularidade.
A dificuldade de se achar buracos negros, é que eles são invisíveis, uma vez que não emitem radiação de qualquer espécie, no entanto, podemos descobrí-los através de suas interações com seus vizinhos. Até hoje, não há a certeza de termos encontrado um buraco negro, apesar da teoria prever que existam cerca de 100 milhões deles e existirem alguns candidatos a buracos negros que se encontram a milhares de anos luz da Terra.
Devido aos buracos negros serem invisíveis, os astrônomos têm tentado localiza-los observando os efeitos que eles possam produzir no meio que atuam. Tudo o que roda para o centro de um buraco negro deveria emitir rápidas pulsações e serem detectados por raios X.
Em 1965 os astrônomos observaram intensos raios de X que radiam da constelação Cygnus, quase 10,000 ano-luzes distante de nós.
Em 1971 o primeiro satélite de Raio-X do mundo, o Uhuru, lançado da base espacial italiana S. Marco nas costas de Quênia; definiu a localização exata destes raios X, um volumoso objeto invisível que os astrônomos nomearam Cygnus X-1.
Cygnus X-1 pode ser a prova do primeiro buraco negro identificado: é uma fonte de radiação considerada a primeira prova da existência de um buraco negro. Encontra-se na Constelação de Cisne e está composta por uma estrela variável que gira ao redor de uma companheira invisível, perdendo matéria. Pensa-se que o buraco negro coincida precisamente com esta companheeira invisível, a qual suga em seu vértice gravitacional a matéria da estrela vizinha e que esta matéria, aquecendo-se e comprimindo-se emite os raios X observados. Calculou-se que a estrela companheira tem uma massa equivalente a dez vezes a do Sol, mas um diâmetro menor do que uma milhonésima parte do da nossa estrela.
Outro objeto semelhante, e portanto considerado como um possível buraco negro, é o indicado com a sigla "V 861 Scorpii", descoberto em 1978 pelo Satélite Copérnico. Apesar destes recentes descobrimentos, não se pode dar como absolutamente certa a existência dos buracos negros.
Buracos negros são objetos tão denso que nem mesmo a luz pode escapar à gravidade deles, e desde que nada pode viajar mais rapidamente que a luz, nada pode escapar de dentro de um buraco negro. Por outro lado, um buraco negro mostra a mesma força tão longe dele como qualquer outro objeto de igual massa.
Por exemplo, se nosso Sol fosse magicamente esmagado até que ficasse com aproximadamente 1 milha de tamanho, ele se tornaria um buraco negro, mas a Terra permaneceria em sua mesma órbita. Até mesmo no dos tempo de Isaac Newton, os cientistas já especulavam se tais objetos poderiam realmente existir, embora até agora só sabemos de sua existência pela Teoria Geral da Relatividade de Einstein que com mais precisão descreve tais objetos. Usando esta teoria, os buracos negros são objetos fascinantes onde espaço e tempo praticamente param nas redondeza de um buraco negro.
Ao contrário de convicção popular, muitas observações comprovam p a existência de dois tipos de buracos negros;
1) Buracos Negros com massas de uma estrela típica - são observados em algumas estrelas binárias de Raio-X, conhecidas como candidatas à buracos negros.
2) Buracos Negros com massas de uma galáxia comum - massas que variam de 4 a 15 Sóis, e é acreditado que é formado durante explosões de supernova.
3) Buracos Negros em galáxia supermassivas que tem Núcleos Galácticos Ativos (AGN). Pensa-se que estes tem massa em torno de 10 a 100 bilhões Sóis. A massa de um destes buracos negros de galáxias muito massivas foi recentemente medida usando a astronomia de rádio.
Existem muitos mitos relativos aos buracos negros, muitos deles perpetuados através de filmes de ficção científica. A televisão e o cinema os retrataram como túneis do tempo como passagem para outra dimensão, gigantescos ''aspiradores de pó'' cósmicos que sugam tudo em volta deles, e assim por diante.
Pode ser dito que os buracos negros são realmente o ponto final na evolução das estrelas volumosas. Mas de alguma maneira, esta simples explicação não os faz mais fácil de serem entendidos ou menos misterioso.
Desde que buracos negros são pequenos (só alguns tem 10 quilômetros em tamanho), e a luz que nos permitiria vê-los não pode escapar de um buraco negro que flutuasse só no espaço seria muito difícil percebê-lo, se não impossível, vê-lo. Pode-se perceber sua existência ou presença através de uma Estrela companheira em um sistema binário através da fotografia que mostram sua estrela companheira óptica girando em torno de algo invisível, que no caso seria um candidato a Buraco Negro, como por exemplo o Cyg X-1.
Uma outra forma de detectar um buraco negro é quando ele atravessa uma nuvem de matéria interestelar, ou está perto de outra " estrela normal ", o buraco negro pode importar e acrescentar matéria a si mesmo. Quando a transferencia de matéria é puxada para o buraco negro, ela ganha energia cinética, e é aquecida ao mesmo tempo em que é apertada pelas forças relativas da maré. O aquecimento ioniza os átomos, e quando os átomos alcançam alguns milhões de graus Kelvin, eles emitem raios-X. Os Raios-X são enviadas ao espaço antes da matéria cruzar o raio de Schwarzschild e entrar na singularidade ou horizonte de eventos.
Assim nós podemos ver esta emissão de Raio-X. Fontes de raios-X das binárias também são bons locais para achar fortes candidatos à buracos negros. Uma estrela companheira é uma perfeita e infalível fonte de material para um buraco negro. Um sistema binário também permite o cálculo da massa do candidato a buraco negro. Uma vez que a massa é encontrada, pode ser determinado se o candidato é uma estrela de nêutron ou um buraco negro.
Outro sinal da presença de um buraco negro é a variação fortuita de Raio-X emitidos. A matéria que emite Raio-X não entra no buraco negro a uma taxa fixa, mas muito mais esporadicamente, causando uma variação observável em intensidade de Raio-X. Adicionalmente, se a fonte de Raio-X está em um sistema binário, as Raio-X serão cortadas periodicamente quando a fonte é eclipsado pela estrela companheira. Quando procuramos os candidatos a buraco negro, todas estas coisas são levadas em conta.
Muitos satélites de Raio-X esquadrinharam os céus buscando fontes de Raio-X que poderiam ser possíveis candidatos a buraco negro.
Candidato a buraco negro LMC X-3
LMC X-3 é uma fonte poderosa de Raio X localizada na Grande Nuvem de Magalhães. A fonte de Raio X é associada com um sistema binário com um período de orbital de 1.7 dias. O componente visível é uma sucessão principal estrela B3 cuja forma foi torcida severamente pelo campo gravitacional de seu companheiro. Embora não não ambíguos, a massa do compacto objeto é calculada como sendo pelo menos de 3 massas solares e mais provável consideravelmente muito maior, fazendo deste objeto um dos melhores candidatos a buraco negro.
Candidato a buraco negro Cygnus X-1
É um dos prováveis candidatos a buraco negro. É uma irregular fonte altamente variável de emissão de Raio-X que lampeja em centésimo de segundos. Como nada pode exceder a velocidade de luz, um objeto não pode chamejar mais rapidamente que o tempo requerido para a luz viajar pelo objeto. Em um centésimo de um segundo, um raio de luz viaja a 3.000 quilômetros. Assim, Cyg X-1 deve ser menor que a Terra.
Cygnus X-1 é uma Raio_X binário isso era um das primeiras fontes de Raio X descoberto quando foi encontrado em 1962. O visível objeto HDE226868 é de 9ª magnitude supergigante azul cujo espetáculos de curva de velocidade radiais tem um período orbital de 5.6 dias. O fato que o objeto é um forte emissor de ondas de raio X e que opticamente a emissão de Raio X varia em uma medida de tempo muito pequena (tão pequeno quanto um milésimo de segundo) sugerindo que o companheiro poderia ser um buraco negro. A análise da variação da velocidade radial do objeto primário na suposição que seja uma estrela normal, sugere que a massa do companheiro é de aproximadamente 6 massas solares.
Sua companheira, HDE 226868 é uma estrela supergigante do tipo B0 com uma temperatura de superfície de cerca de 31,000 K. Observações espectroscópica apresentam linhas espectrais de HDE 226868 que muda de um lado para outro em um período de 5.6 dias. Da relação entre massa/luminosidade, a massa deste supergigante é calculada como 30 vezes a massa do Sol. Cyg X-1 tem que ter uma massa de cerca de 7 massas solares ou então não apresentaria bastante empuxe gravitacional para causar a oscilação nas linhas espectrais de HDE 226868.
Considerando que 7 massas solares são muito grandes para ser uma anã branca ou estrela de nêutron, Cyg X-1 deve ser um buraco negro. Porém, há argumentos contra o Cyg X-1 ser um buraco negro. HDE 226868 poderia ser inferiormente massivo para seu tipo espectral, o que faria de Cyg X-1 menos volumoso que o previamente calculado. Além disso, as incertezas quanto ao cálculo da massa do sistema binário da companheira colocam dúvidas sobre o Cyg X-1. Todas estas incertezas podem fazer do objeto Cyg X-1, que tem só 3 massas solares, ser tão somente uma estrela de nêutron.
Candidato a buraco negro Nova Muscae 1991
Nova Muscae 1991 é uma binária emitindo ondas de Raio X, acreditada ser composta de um companheira do tipo nova e de pequena massa que orbita um volumoso objeto, possivelmente um buraco negro. O evento da nova descoberta em 1991 ambos como uma fonte de Raio-X passageira e como um aumento em brilho óptico de aproximadamente oito magnitudes. O intenso e tremendo brilho da fonte provavelmente surgiram do súbito crescimento de material da estrela de baixa massa sobre sua companheira invisível. Recente estudo de fotometria óptica e observações espectroscópicas revelam um período orbital de 10.4 horas. A estrela K0-K4 de pequena massa é orbita ao redor de um companheiro invisível com uma observada velocidade máxima de 409 km/s. Como a inclinação da órbita para o avião do céu é desconhecida, a massa do compacto companheiro não pode ser determinada. Porém, é bastante provável que a estrela invisível tenha pelo menos 3 massas solares ou então poderia ser um buraco negro.
Candidato a buraco negro V616 Mon (A0620-00)
Na constelação Monoceros, uma fonte de Raio-X conhecida como A0620-00 brilhou a mais de cinco ordens de magnitude (100.000 vezes) no inverno de 1975. Este evento da nova de Raio-X é associado com a fase de sucessão principal K, conhecida por apresentar variações ópticas em brilho e assim foi designada V616 Mon, que órbitas um companheiro invisível uma vez a cada 7.75 horas com uma velocidade máxima de 457 km/s. acredita-se que a luz da estrela da sucessão principal K varia porque a forma da estrela é torcida pela puxar da força gravitacional de seu volumoso companheiro invisível. A massa da compacta estrela deve ser maior que entre 3.2 e 7.3 massas solares, fazendo deste objeto celeste mais um excelente candidato a buraco negro
Um novo buraco negro super-volumoso no universo foi confirmado pelo Telescópio Espacial Hubble. O buraco negro, tem 800 anos-luz de largura de formato discóide espiral de pó, localizado ligeiramente ao centro da galáxia NGC 4261, localizado a 100 milhões de anos-luz, na direção da constelação de Virgo. Esta descoberta mostrado aos astrônomos dinâmicos e estranhos processos, que podem envolver uma colisão titânica e um buraco negro fugitivo. Uma galáxia relativamente próxima poderia iluminar com sua luz as galáxias ativas mais distantes e quasars que produzem prodigiosas quantias de energia.
Os resultados foi apresentados pela equipe de Laura Ferrarese e Holanda Ford da Universidade Johns Hopkins, Baltimore, MD., e Walter Jaffe da Universidade de Leiden, nos Países Baixos, em uma conferência à imprensa na Agência Espacial européia em Paris, França, junto com o segundo seminário de Ciência do Telescópio Espacial Hubble.
Este achado deve ajudar os cientistas espaciais à uma nova compreensão dos buracos negros já que anteriormente sua existência era somente de caráter teórico . Assim, talvez, perguntas como: 


Segundo a teoria geral da relatividade de Einstein, um buraco negro é um objeto extremamente compacto e volumoso é que tem um poderoso campo gravitacional que nada, nem mesmo a luz pode escapar. Este é o segundo buraco negro super volumoso confirmado pelo telescópio Hubble. Medindo a velocidade de gás que gira ao redor do buraco negro, os astrônomos pôde calcular sua massa em cerca de 1.2 bilhão vezes maior que a massa de nosso Sol, contudo não se concentra em uma região do espaço muito maior que nosso sistema solar. 

O disco notavelmente geométrico, contém bastante massa para fazer 100,000 estrelas como o Sol; foi primeiramente identificado em observações do Hubble feitas em 1992. As novas imagens do Hubble revelam pela primeira vez sua estrutura de disco que podem produzir ondas ou instabilities no disco.
Antes das observações do Hubble, os astrônomos não pensavam que a existência de pó era comum nas galáxias elípticas como a NGC 4261, pensava-se que ela havia deixado de fazer estrelas há muito tempo devido à ausência das matérias-primas requeridas: gás interestelar e pó. Porém, o Hubble tem mostrado a existência de pó e bonitos discos são comuns nos centros de galáxias elípticas. 

A explicação mais convencional é que o disco é a sobra de uma galáxia menor que entrou no caroço central da NGC 4261. Os investigadores espaciais predizem que o buraco negro tragará o gás dos restos galáticos nos próximos 100 milhões de anos, e produzirá um espetacular processo explosões de fogos. Tais colisões podem ter sido mais comuns no passado, quando o universo se expandiu era menor. Isto ajudaria a explicar a abundância de quasars e galáxias ativas no distante passado. 

Porém, de acordo com simulações teóricas, dinamicamente é difícil, observar uma galáxia intrusa mergulhando diretamente no caroço de uma galáxia. Outra possibilidade é que o pó lançado na galáxia por antigas estrelas entrou no caroço e formou um disco. Mas isto não explica por que o disco está fora do centro que é a evidência de um encontro íntimo dinâmico. Presumivelmente, o buraco negro estava no centro da galáxia, mas algo o tirou 20 anos-luz do centro, de acordo com as observações de Hubble. Porém, é difícil imaginar como um buraco negro tão volumoso poderia ter sido movido. Uma idéia exótica é que o buraco negro é ego-propulsado. 

O disco pardo resfriado, serve como um tanque " de combustível de foguete " alimentando por material sobre o buraco negro onde a gravidade o comprime e aquece em mais de centenas de milhões de graus. O gás quente sai fora da vizinhança do buraco negro e produz os jatos de radio observada através dos telescópios de rádio como estruturas de lóbulo gêmeo que se estendem distante além da galáxia. Isto pode estar empurrando o buraco negro para o espaço como um propulsor de um objeto que lança massa rapidamente.
O Hubble é o telescópio idealmente para caçar buracos negros super-volumosos no universo. Os Espectrografos do Hubble podem medir a rotação do gás bastante próximo de um buraco negro suspeito e capturar sua inconfundível assinatura gravitacional. A velocidade orbital do gás de um buraco na parte de trás aumentará rapidamente para o centro do disco - da mesma maneira que os planetas mais íntimo da órbita do Sol giram mais rapidamente. 

Em duas outras galáxias já foi confirmada a existência de buracos negros. O Hubble descobriu um buraco negro de 2.4 bilhões de massas solares que foi identificado no caroço de galáxia elíptica M87 em 1994, e posteriormente, astrônomos que usam uma cadeia de telescópio de rádio para examinar a dinâmica de um fino disco de moléculas no centro do caroço da galáxia espiral NGC 4258, um buraco negro medido cerca de 40 milhões de massas solares. A equipe de Ford continuam usando o Hubble para inspecionar as duas galáxias ativas de quiescent para determinar se os buracos negros são comumente encontrados na maioria das galáxias. 


Astrônomos que usam o Telescópio Hubble da NASA acharam evidência aparentemente conclusiva de um volumoso buraco negro no centro da gigante galáxia elíptica M87, localizada a 50 milhões de anos-luz na constelação de Virgo. Observações anteriores sugeriram que o buraco negro estivesse presente, mas não era decisivo.
Esta observação dá um apoio muito forte à existência de tremenda força gravitacional que desmorona objetos sugando sua matéria, e que foram preditos pela teoria geral da relatividade de Albert Einstein a 80 anos atrás.
" Se não é um buraco negro, então eu não sei o que é. " diz o Dr. Holanda Ford do Instituto de Ciência do Telescópio Espacial e A Johns Hopkins da Universidade em Baltimore, Maryland. " Um volumoso buraco negro é de fato a explicação conservadora para o que nós vemos em M87. Se não é um buraco negro, deve ser algo até mais difícil de entender com nossas teorias presentes de astrofísicas, " adicionou o investigador Dr. Richard Harms da mesma categoria da Pesquisa Aplicada Corp. em Landover, Maryland.
A descoberta está baseado em medidas de velocidade de um remoinho de plasma de gás quente que é orbita ao redor do buraco negro na forma de um disco. A presença do disco, descoberta em recentes imagens de Hubble, permite uma medida precisa sem precedente, da massa do objeto no disco. Um buraco negro é um objeto que é tão volumoso contudo é compacto e nada pode escapar seu puxe gravitacional, nem mesmo luz. O objeto ao centro de M87 ajustes-se à descrição. Ele pesa tanto quanto três bilhões sóis, mas se concentra em um espaço não maior que nosso sistema solar.
Agora que os astrônomos detectaram a presença do tremendo campo gravitacional ao centro de M87, está claro que a região contém só uma fração do número de estrelas que seriam necessário para criar uma atração tão poderosa. Se não for um Buraco Negro, deve haver qualquer outra coisa que não pode ser visto lá.
Ford e Danos foram surpreendidos pelas imagens da M87 realizadas com o Campo Largo do telescópio Planetário Camera-2 (em modo de PC) em 27 de fevereiro. Eles não tinham se antecipado vendo tal evidência clara de um disco gasoso no centro de M87. " Diz Ford que "É totalmente inesperado ver o espiral como estrutura no centro de uma galáxia elíptica ".
Ford e Danos usaram o Spectrograph de Objeto Lânguido do HST para medir as velocidades do gás de orbita em qualquer lado das regiões do disco, localizado aproximadamente a 60 anos-luz do buraco negro ao centro. Eles calcularam que o disco quente (aproximadamente 10,000 Kelvin) de ionizado está girando ao redor de um objeto central a tremendas velocidades e que é extremamente volumoso mas extraordinariamente compacto - um buraco negro. " Uma vez você adquire aquela medida, tudo que se necessidade é das físicas Newtonianas diretas para calcular a massa do objeto central que está fazendo o disco girar, " diz Danos.
A medida foi feita estudando com a luz do disco no blueshifted (desvio para o azul) e redshifted (desvio para o vermelho) - quando um lado do disco gira para nós, os outros giros laterais se distanciam de nós. O gás em um lado do disco longe da Terra está acelerando a uma velocidade de cerca de 1.2 milhões de milhas por hora (550 quilômetros por segundo). O gás no outro lado do disco está chicoteando ao redor à mesma velocidade, mas na direção oposta, quando se aproxima dos espectadores da Terra.
Disse Ford que: " Nós vemos um uma estrutura em forma de disco que parece ter estrutura espiral, e está girando. Um lado está aproximando, e o outro está retrocedendo ". A nuvem de gás é composta principalmente de hidrogênio. Os átomos de hidrogênio foram ionizados, ou despojados de seu único elétron, possivelmente por radiação que origina próximo do buraco negro.
Durante os próximos meses, eles tentarão perscrutar até mais íntimo do centro onde o disco deveria estar girando a velocidades até mais altas e melhorarão a medida da massa do buraco negro.
A M87: é uma Galáxia Ativa próxima , e desde as observações já em 1917, os astrônomos suspeitavam que havia uma atividade incomum que estava acontecendo no centro da M87. Eles descobriram uma projeção longa de energia que emana do núcleo. Investigações usando os telescópios de rádio nos anos de 1950, descobriram grandes emissões de energia da galáxia. Isto fez clarear as idéias que o jato óptico luminoso e fonte de rádio eram o resultado da energia lançada por algo no centro da galáxia. Em imagens de altas resoluções, o jato aparece como um fio de (tão pequeno quanto dez anos-luz) dentro de um cone alargado que estende-se para fora do núcleo da M87.
Um buraco negro volumoso tinha sido a máquina " suspeitada " por gerar as enormes energias que dá poder ao jato. A energia gravitacional é lançada por gás que entra no buraco negro e produz uma viga ou jato de elétrons que espiralam externamente a quase à velocidade da luz. A observação do telescópio Hubble confirma mais de dois séculos de teorias e conjeturas sobre a realidade dos buracos negros.
O termo buraco negro foi cunhado em 1967 pelo físico americano John Wheeler. Porém, o cientista francês Simone Pierre LaPlace já havia especulado sobre sua existência anteriormente; " estrelas " de escuridão poderiam existir e que teriam tal intensa gravitação que a luz não podia escapar. Esta conjetura foi posta em uma armação teórica com a teoria geral da relatividade de Einstein, publicada em 1915 e que postulavam que objetos muito volumosos de fato deformariam o espaço e o tempo. A teoria foi apoiada em 1916 quando físico alemão Karl Schwarzschild descreveu a base matemática atrás dos buracos negros.
Durante décadas, porém, os buracos negros não foram considerados como reais objetos astronômicos, mas somente como curiosidades matemáticas. Com a descoberta de galáxias ativas e quasars, os buracos negros se tornaram a máquina " favorecida " para explicar uma larga ordem de poderosos eventos enérgicos vistos no universo.
Observações anteriores do Telescópio Espacial Hubble encontraram forte evidência circunstancial para a presença de um volumoso buraco negro no caroço da M87, e em outras galáxias - ambos ativo e tranquilos. Estas observações mostram um aumento rápido da luz estrelar para o centro de uma galáxia. Isto sugere que as estrelas se concentrem ao redor do centro devido ao gravitacional puxe de um volumoso buraco negro. Porém, a massa do buraco negro não pôde ser determinada até que as capacidades espectroscopicas do Hubble fossem usada para medir o movimento atual do gás ao redor do buraco negro.
Tais observações de espectroscopicas altas de resoluções de espaço não eram possível antes da instalação do COSTAR pelos astronautas em dezembro de 1993 - a Primeiro Missão de Conserto. A equipe de pesquisa incluiu a Holland Ford e Johns Hopkins University e STScI; Richard Harms de Pesquisa Aplicada Corp. em Landover, Md.; e os astrônomos Zlatan Tsvetanov, Arthur Davidsen, e Gerard Kriss da Johns Hopkins; Ralph Bohlin e George Hartig do Instituto de Ciência do Telescópio Espacial; Linda Dressel e Ajay K. Kochhar da Pesquisa Aplicada Corp. em Landover, Md.; e Bruce Margon da Universidade de Washington em Seattle. O Instituto de Ciência do Telescópio Espacial é operado pela Associação de Universidades para Pesquisa em Astronomia, Inc. (AURA) para a NASA, sob contrato com o Centro Espacial de Vôo Goddard, Greenbelt, MD. O Telescópio Espacial Hubble é um projeto de cooperação internacional entre NASA e a Agência Espacial Européia (ESA).