gov-civil-vilareal.ptComo é um buraco negro de perto?
>Qual seria a aparência de um buraco negro se você estivesse perto dele?
Existem várias maneiras de responder a essa pergunta. Uma maneira é: nada. É preto, então não se parecerá com nada.
Isso pode ser insatisfatório.
Outra maneira é: não importa, porque em alguns milissegundos você estará morto de qualquer maneira.
Isso é um pouco sombrio e, embora seja verdade, também insatisfatório.
Se você é um cientista, porém, a resposta é mais complicada. Não temos que chegar perto de um buraco negro para descobrir como ele se parece, então desafiar nossa própria morte não é necessário. E se postularmos que o buraco negro está comendo ativamente, digamos, uma grande nuvem de gás, podemos descobrir como ela se parece.
Você precisa de muita matemática e física, incluindo física relativística, física de transferência radiativa (basicamente, como as coisas brilham) e um bom computador para executar os cálculos ferozes, mas o que você obtém é algo tão legal que deixa o cérebro e ... a física distorcida do espaço-tempo vale a pena.
Porque se parece com isto:
Um ponto: muitas pessoas ficam confusas ao ver algum luz de um buraco negro. A luz não pode escapar de um buraco negro se ficar muito perto, dentro do horizonte de eventos (ou da esfera de fótons, dependendo das circunstâncias). Mas fora dessa distância a luz é livre para viajar ... mas não sem pagar um preço. Vamos descobrir o que é esse pedágio.
a los chicos les importa cuando no hay contacto
Uma versão anotada de uma simulação de buraco negro explica as várias partes deste objeto bizarro. Crédito: Goddard Space Flight Center da NASA / Jeremy Schnittman
De volta ao sim, e ainda se movendo para fora, do lado de fora da esfera de fótons está um estreito anel de luz, chamado de anel de fótons. Esta é a luz do disco de acreção, onde os fótons que se dirigiram para o buraco negro ficam somente fora do limite da esfera de fótons, eles orbitam o buraco negro algumas vezes antes de voltarem. Há uma lacuna em torno dele porque os fótons que ficam bem fora da esfera de fótons simplesmente continuam - seu caminho é severamente dobrado pela gravidade do buraco negro, mas não o suficiente para vir em nossa direção. Portanto, não vemos nenhuma luz daquela região.
Fora da esfera de fótons, vemos a luz do próprio disco de acreção ... mas é uma bagunça. Lembre-se, é um disco plano ao redor do buraco negro, como os anéis de Saturno. Mas nós vemos o disco pela luz que ele emite, e isso é o que o buraco negro brinca com ele.
O caminho da luz em torno de um buraco negro fica severamente distorcido pela gravidade. Neste diagrama, a Terra está à direita e a luz do material por trás do buraco negro é inclinada em nossa direção, deixando um buraco onde o próprio buraco negro está. Crédito: Nicolle R. Fuller / NSF
Na frente do buraco negro, o disco parece relativamente (ha!) Normal. Essa luz vai do disco para nós, direto do poço gravitacional do buraco negro, então não é tão distorcida. Se você segui-lo para a direita, no entanto, ele subitamente se torce para cima, formando um arco sobre o buraco negro. Essa é a parte traseira do disco! Normalmente você não o veria, já que está atrás do buraco negro. Mas parte da luz daquela parte do disco vai por aí e sobre o buraco negro, dobrado pela gravidade feroz em uma direção em nossa direção, permitindo-nos vê-lo.
Essa luz no arco acima do buraco negro está vindo da parte superior do disco de acreção. Luz do lado de baixo também contorna o buraco negro, mas é dobrado em torno da parte inferior do buraco negro, então vemos aquela parte do disco sob o buraco negro também. Parece um círculo menor que o superior, mas o tamanho e a geometria dependem do ângulo de onde se olha. A forma desses dois arcos depende do ângulo de visão, porque a maneira como a luz se curva ao redor do buraco negro muda a maneira como a vemos à medida que nos movemos para cima ou para baixo em relação ao próprio disco. Você pode ver isso acontecendo no vídeo conforme o ângulo de visão muda.
Há mais uma coisa a se observar. Neste sim, o gás no disco de acreção orbita o buraco negro da esquerda para a direita. Isso é importante! Você pode ver como o disco à esquerda parece mais brilhante do que à direita? Esse é um efeito real, chamado de irradiação relativística. Já escrevi sobre isso antes :
Existe um efeito chamado irradiação relativística , causado pelo movimento incrivelmente rápido do material enquanto orbita fora do buraco negro. Se você segura uma lâmpada na sua frente, a luz se expande em uma esfera, em todas as direções, mas se essa lâmpada está se movendo perto da velocidade da luz, a luz que vemos emitida por ela parece ser emitida, como uma lanterna , direcionado para a direção em que está se movendo. Esse efeito bizarro significa que um objeto que se dirige para você perto da velocidade da luz parece mais brilhante, porque mais de sua luz está focada em você, e algo se afastando parece mais escuro, porque sua luz está focada longe de você.
O gás à esquerda está indo em sua direção, de modo que parte da luz, que de outra forma não acertaria você, é irradiada em sua direção, fazendo com que pareça mais brilhante. O gás à esquerda está se afastando de você, então sua luz é irradiada ainda mais para longe de você, escurecendo-o.
Se tudo isso parece familiar, pode ser porque você está pensando em a primeira imagem de uma esfera de fótons de um buraco negro - neste caso, aquele no centro da galáxia M 87, a 55 milhões de anos-luz de distância, levado pelo Event Horizon Telescope, um conjunto de radiotelescópios espalhados pelo planeta.
A primeira imagem da 'sombra' de um buraco negro supermassivo. Isso mostra a região em torno de um buraco negro com massa 6,5 bilhões de vezes a do Sol, localizado a 55 milhões de anos-luz de distância da Terra, no centro da galáxia M87. Crédito: NSF
Fuzzy, mas mostra as mesmas características! Fique ligado também, pois em breve veremos mais imagens desses objetos com mais clareza.
Então eu acho que neste ponto está tudo bem parar um momento e pensar, os buracos negros são estranhos.
Mas hey, isso é natureza. O Universo não tem nenhuma obrigação de obedecer ao nosso bom senso, por mais incomum e absurdo que isso possa ser. Mas quando você tira um tempo para realmente olhar para o Universo, observe-o, encontre os padrões, a matemática por trás desses padrões e a física que a matemática implica - aquela matemática demandas - então até as coisas mais estranhas do Universo se tornam compreensíveis.
É uma boa ideia ter, talvez até reconfortante, nos últimos milissegundos antes de deixar o Universo para sempre. Faça uma boa viagem para baixo!
