As descobertas de buracos negros não decepcionaram em 2022

As descobertas de buracos negros foram fascinantes em 2022. Crédito da imagem: NASA/JPL-Caltech

Os buracos negros são deformações gigantes no espaço e no tempo cuja natureza negra como breu os mantém misteriosos. No entanto, os cientistas continuam a aumentar sua compreensão dos objetos no espaço profundo.

No ano passado, os astrônomos obtiveram novos insights sobre os buracos negros em todo o universo. Veja uma lista de 15 vezes em que os buracos negros nos surpreenderam em 2022. 

1. SAGITÁRIO A*: 1ª FOTO DO BURACO NEGRO DA VIA LÁCTEA

Uma imagem do buraco negro supermassivo no centro da Via Láctea, um gigante apelidado de Sagitário A*, revelado pelo Event Horizon Telescope em 12 de maio de 2022. Crédito da imagem: EHT Collaboration, CC BY-SA

Em 2022, os cientistas capturaram a primeira foto de Sagitário A*, o gigantesco buraco negro no coração da Via Láctea. O Event Horizon Telescope capturou a imagem à luz de ondas de rádio submilimétricas emitidas por gás quente girando em torno da borda do buraco negro.

"Até agora, não tínhamos a imagem direta para provar que esse gigante gentil no centro de nossa galáxia era um buraco negro", disse Feryal Özel, astrofísico da Universidade do Arizona, durante uma coletiva de imprensa da National Science Foundation em May. “Ele mostra um anel brilhante em torno da escuridão e o sinal revelador da sombra do buraco negro”.

O telescópio ganhou as manchetes pela primeira vez em 2019, quando produziu com sucesso a primeira imagem do horizonte de eventos de um buraco negro, especificamente aquele no núcleo da galáxia elíptica ativa Messier 87. 

Capturar uma foto de Sagitário A* provou ser mais difícil porque o gás e a poeira nos 27.000 anos-luz entre a Terra e Sagitário A* podem espalhar as ondas submilimétricas e borrar a imagem. Além disso, enquanto o buraco negro de M87 parece brilhante porque está devorando muito gás, o fluxo de material para Sagitário A* é muito mais fraco, tornando-o muito mais fraco.

2. BURACO NEGRO RASGA ESTRELA EM PEDAÇOS EM EVENTO DE RUPTURA DE MARÉ

Astrônomos descobriram uma estrela sendo dilacerada por um buraco negro na galáxia SDSS J152120.07+140410.5, a 850 milhões de anos-luz de distância. Os pesquisadores apontaram o Telescópio Espacial Hubble da NASA para examinar as consequências, chamado AT 2020neh, que é mostrado no centro da imagem. A câmera ultravioleta do Hubble viu um anel de estrelas sendo formado ao redor do núcleo da galáxia onde AT 2020neh está localizado. Crédito da imagem: NASA, ESA, RYAN FOLEY/UC SANTA CRUZ

Um buraco negro antes desconhecido revelou sua existência aos astrônomos quando despedaçou e engoliu uma estrela que passou muito perto dele. A violenta ruptura veio de um buraco negro de massa intermediária entre cerca de 100.000 e 1 milhão de vezes a massa do sol localizado na galáxia anã SDSS J152120.07+140410.5 a cerca de 850 milhões de anos-luz da Terra.

O cataclismo é uma ocorrência chamada evento de ruptura de maré (TDE). O TDE, designado AT 2020neh, tornou-se visível quando lançou uma explosão de radiação tão poderosa que ofuscou brevemente todas as estrelas de sua galáxia combinadas.

Os astrônomos já usaram TDEs para medir a massa de buracos negros supermassivos de milhões a bilhões de massas solares. No entanto, o AT 2020neh é a primeira vez que os TDEs ajudam a analisar as massas de buracos negros menores de massa intermediária de tamanho médio. 

3. BURACO NEGRO MAIS PRÓXIMO DA TERRA

Ilustração artística de Gaia BH1, um buraco negro em um sistema binário que fica a apenas 1.560 anos-luz da Terra. O sistema também abriga uma estrela companheira semelhante ao Sol. Crédito da imagem: International Gemini Observatory/NOIRLab/NSF/AURA/J. da Silva/Spaceengine/M. Zamani

Em novembro, os cientistas anunciaram um buraco negro recém-descoberto que agora detém o recorde como o mais próximo conhecido da Terra. Gaia BH1, que é cerca de 10 vezes mais massivo que o nosso sol, se esconde a apenas 1.560 anos-luz de nosso planeta, cerca de duas vezes mais perto do que o recordista anterior.

Gaia BH1 reside em um sistema binário cujo outro membro é uma estrela parecida com o Sol. Essa estrela está tão longe de seu buraco negro companheiro quanto a Terra está do sol, o que torna Gaia BH1 muito especial.

4. BURACO NEGRO DE CRESCIMENTO MAIS RÁPIDO CONSOME 1 TERRA POR SEGUNDO

Uma ilustração de um buraco negro cercado por um disco de acreção alimentando-o. Crédito da imagem: ESO, ESA/Hubble, M. Kornmesser

Astrônomos detectaram o buraco negro de crescimento mais rápido já visto, devorando o equivalente a uma Terra por segundo. Parece ser o buraco negro de crescimento mais rápido nos últimos 9 bilhões de anos.

Atualmente, o gigante tem uma massa de 3 bilhões de vezes a do sol, tornando-o 500 vezes maior que Sagitário A*, o buraco negro supermassivo no coração da Via Láctea. Ele pode acomodar todo o sistema solar atrás de seu horizonte de eventos, o limite além do qual nada pode escapar.

O fluxo de matéria para a superfície do buraco negro resultou em um quasar, um coração extraordinariamente brilhante de uma galáxia, emitindo energia suficiente para torná-lo 7.000 vezes mais brilhante que a luz de todas as estrelas da Via Láctea. Ao todo, este quasar (designado SMSS J114447.77-430859.3) é o mais luminoso conhecido nos últimos dois terços da existência de 13,8 bilhões de anos do universo.

"Agora, queremos saber por que este é diferente, algo catastrófico aconteceu?" Disse o pesquisador principal Christopher Onken, pesquisador da Escola de Pesquisa de Astronomia e Astrofísica da Universidade Nacional Australiana (ANU), em um comunicado. "Talvez duas grandes galáxias colidiram uma com a outra, canalizando muito material para o buraco negro alimentando-o".

5. BURACO NEGRO NOCIVO DETECTADO POR CONTA PRÓPRIA

Esta ilustração da NASA mostra um buraco negro solitário no espaço, com sua gravidade distorcendo a visão de estrelas e galáxias ao fundo. Crédito da imagem: Goddard Space Flight Center da NASA; plano de fundo, ESA/Gaia/DPAC

Em fevereiro, os astrônomos detectaram um buraco negro isolado com a massa de uma estrela. Com a ajuda do Telescópio Espacial Hubble da NASA, os cientistas descobriram o objeto a cerca de 5.150 anos-luz da Terra, na direção da protuberância no centro da Via Láctea.

Estima-se que estrelas grandes o suficiente para criar buracos negros, aqueles com mais de 20 vezes a massa do Sol, constituem cerca de uma em cada mil estrelas, sugerindo que na Via Láctea "deve haver cerca de 100 milhões de buracos negros de massa estelar". O principal autor do estudo, Kailash Sahu, astrofísico do Space Telescope Science Institute em Baltimore, disse ao Space.com. 

Anteriormente, todos os buracos negros de massa estelar detectados até o momento existiam em sistemas binários com companheiros como estrelas de nêutrons. No entanto, Sahu observou que a maioria dos buracos negros de massa estelar da Via Láctea devem ser singletons (O termo vem do significado em inglês para um conjunto que contenha apenas um elemento).

Os pesquisadores estimaram que o buraco negro isolado recém-descoberto tinha cerca de 7,1 vezes a massa do Sol e viajava a uma velocidade de cerca de 162.000 km/h. Isso sugere que esse buraco negro pode ter sido impulsionado pela explosão da supernova que deu origem a ele.

6. BURACO NEGRO SUPERDISTANTE LANÇA DETRITOS NA TERRA

Representação artística de um buraco negro supermassivo expelindo um jato de "sobras" enquanto devora uma estrela. Crédito da imagem: Carl Knox – OzGrav, ARC Center of Excellence for Gravitational Wave Discovery, Swinburne University of Technology

Em novembro, os astrônomos encontraram o exemplo mais remoto conhecido até agora de um buraco negro destruindo uma estrela, tudo por causa de um jato de "sobras" estelares que explodiu diretamente para a Terra.

Este evento, apelidado de AT2022cmc, ocorreu a cerca de 8,5 bilhões de anos-luz de distância, com sua luz iniciando sua jornada quando o universo de 13,8 bilhões de anos tinha apenas um terço de sua idade atual. Os pesquisadores estimaram que o buraco negro consumia cerca de metade da massa do sol a cada ano.

Em cerca de 1% desses casos de destruição violenta, conhecidos como eventos de ruptura de maré (TDEs), o buraco negro lança jatos de plasma e radiação de seus polos. 

"Vimos apenas um punhado desses TDEs com jatos e eles continuam sendo eventos muito exóticos e pouco compreendidos", disse Nial Tanvir, astrônomo da Universidade de Leicester, no Reino Unido, e coautor da nova pesquisa, disse em um comunicado do Observatório Europeu do Sul (ESO), que opera alguns dos telescópios usados na pesquisa. “Os astrônomos estão constantemente caçando esses eventos extremos para entender como os jatos são realmente criados e por que uma fração tão pequena de TDEs os produz”.

7. O BURACO NEGRO ESTÁ 'ARROTANDO' UMA ESTRELA 'ESPAGUETIFICADA'

Uma ilustração de um buraco negro expelindo material de uma estrela que devorou ??anos atrás. Crédito da imagem: DESY, Science Communication Lab

Em 2022, três anos depois que um buraco negro jantou uma estrela espaguetificada e se empanturrou, o gigante foi visto novamente, agora expelindo os restos da estrela.

Quando objetos como estrelas se aproximam demais de um buraco negro, seu poderoso campo gravitacional pode esticá-las em uma direção enquanto as espreme na outra direção, "espaguetizando-as". À medida que essa matéria espaguetificada cai no buraco negro, ela se aquece, produzindo um flash de luz que os astrônomos podem detectar a milhões de anos-luz de distância. No entanto, os buracos negros são comedores confusos e, ocasionalmente, cospem parte desse material de volta ao espaço. 

Em outubro de 2018, os astrônomos detectaram um buraco negro localizado em uma galáxia a 665 milhões de anos-luz da Terra, rasgando uma estrela com cerca de um décimo da massa do sol. Três anos depois, o buraco negro foi detectado expelindo o material de sua última refeição.

“Isso nos pegou completamente de surpresa, ninguém jamais viu algo assim antes”, disse Yvette Cendes, astrônoma do Harvard & Smithsonian Center for Astrophysics que liderou a pesquisa, em um comunicado. "É como se este buraco negro tivesse começado a arrotar abruptamente um monte de material da estrela que comeu anos atrás".

8. BURACO NEGRO SINTÉTICO PROVA QUE STEPHEN HAWKING ESTAVA CERTO

Uma ilustração de um buraco negro. Crédito da imagem: Mark Garlick/Science Photo Library/Getty Images

Em novembro, cientistas anunciaram que a simulação em laboratório de um buraco negro sugere que uma das ideias mais famosas de Stephen Hawking pode estar certa.

A física quântica descobriu que não existe vácuo vazio. Em vez disso, o espaço está essencialmente repleto de vibrações que, se carregadas com energia suficiente, podem explodir em pares de partículas e suas antipartículas que quase imediatamente se aniquilam, produzindo luz. Em 1974, Stephen Hawking previu que os campos gravitacionais extremos em torno dos horizontes de eventos ou bocas de buracos negros convocariam os fótons à existência dessa maneira. 

Os pesquisadores simularam experimentalmente um buraco negro usando uma cadeia de átomos de arquivo único. Quando eles ajustaram a conformidade com que os elétrons poderiam pular de um átomo para o próximo na linha, de modo que parte da cadeia caísse sobre o horizonte de eventos simulado, eles detectaram um pico de temperatura na cadeia, um resultado que imitou a "Radiação Hawking"

Os físicos continuam interessados na previsão de Hawking porque ela se situa na interseção de duas grandes, mas atualmente irreconciliáveis teorias da física: A teoria da relatividade geral de Einstein, que descreve o cosmos em suas maiores escalas, e a mecânica quântica, que descreve o estranho comportamento de suas menores partículas.

9. OS BURACOS NEGROS TÊM PROPRIEDADES QUÂNTICAS

Os buracos negros se comportam como partículas quânticas, revelou um novo estudo. Crédito da imagem: NightCafe Creator AI

Neste outono, os cientistas anunciaram que os buracos negros podem possuir propriedades quânticas difusas que sugerem que eles podem ser essencialmente ao mesmo tempo pequenos e grandes, pesados e leves, ou mortos e vivos, assim como o lendário gato de Schrödinger. 

A física quântica sugere que o universo pode se tornar um lugar surreal em suas menores escalas, com objetos capazes de superposição, a capacidade de existir em vários estados ao mesmo tempo, como girar em duas direções opostas simultaneamente.

Os cientistas desenvolveram um modelo de computador que colocou uma partícula quântica simulada fora de um buraco negro gigante simulado. A simulação revelou que o buraco negro apresentava indícios de superposição, podendo ser massivo e não massivo ao mesmo tempo. 

“Queríamos ver se [os buracos negros] poderiam ter massas totalmente diferentes ao mesmo tempo, e descobrimos que eles têm”, disse o principal autor do estudo, Joshua Foo, pesquisador de doutorado em física teórica na Universidade de Queensland, em um comunicado. “Até agora, não investigamos profundamente se os buracos negros exibem alguns dos comportamentos estranhos e maravilhosos da física quântica”.

10. O BURACO NEGRO MAIS PRÓXIMO ANTERIOR NÃO EXISTE

O que antes se acreditava ser o buraco negro mais próximo da Terra na verdade não existe, revelaram astrônomos em março.

Em 2020, os astrônomos descobriram evidências de que HR 6819, a apenas 1.000 anos-luz da Terra, era um sistema triplo, com uma estrela orbitando próximo a um buraco negro e outra estrela em uma órbita ampla. No entanto, outros cientistas contestaram as descobertas e refutaram com sucesso sua existência este ano.

Usando o Very Large Telescope (VLT) e o Very Large Telescope Interferometer (VLTI) do ESO para a sua pesquisa, dois instrumentos poderosos baseados no Chile que poderiam produzir imagens mais detalhadas de HR 6819, eles descobriram que ele possui apenas duas estrelas em uma órbita estreita, sem um buraco negro. Uma das estrelas está removendo a massa da outra, um fenômeno que às vezes é chamado de "vampirismo estelar". 

11. BURACO NEGRO GIGANTE CONSUMIU ESTRELA NA DÉCADA DE 1980, ENCONTRADO POR ESTUDANTES

Representação artística de um buraco negro consumindo uma estrela, também conhecido como evento de ruptura de maré, e produzindo um jato super-rápido. Crédito da imagem: NRAO/AUI/NSF/NASA

Com a ajuda de estagiários do ensino médio, astrônomos descobriram evidências de que um buraco negro supermassivo devorou uma estrela na década de 1980. Embora os cientistas tenham detectado buracos negros comendo estrelas próximas cerca de 100 vezes, muito poucos desses avistamentos dependem de observações de rádio, como o evento da década de 1980. 

Ao analisar as observações de arquivo de 1986 e 1987, eles descobriram que o objeto, apelidado de J1533+2727, é agora 500 vezes mais escuro do que quando era mais brilhante. O evento provavelmente foi causado por um buraco negro supermassivo a 500 milhões de anos-luz de distância da Terra, que esmagou uma estrela, o chamado evento de ruptura de maré (TDE), e cuspiu um jato de rádio.

Até agora, nenhum dos TDE associados ao rádio vistos até agora "foram encontrados no tipo de galáxia mais popular para os TDEs", disse Hannah Dykaar, estudante de doutorado no departamento de astronomia e astrofísica da Universidade de Toronto e coautora de a nova pesquisa, disse em um comunicado. “Encontrar mais desses TDEs de rádio pode nos ajudar a esclarecer os mistérios em andamento sobre em que tipos de galáxias eles ocorrem e quantos existem no universo”.

12. DESCOBERTO BURACO NEGRO 'AGULHA NO PALHEIRO'

Em julho, os astrônomos confirmaram o primeiro buraco negro conhecido de massa estelar adormecido visto fora da Via Láctea. 

Os buracos negros adormecidos são difíceis de detectar porque os buracos negros são, como o nome sugere, normalmente completamente escuros. Isso torna os buracos negros difíceis de serem observados contra o fundo escuro do espaço, a menos que estejam devorando ativamente material que pode emitir luz e revelar sua localização.

Ao examinar seis anos de dados coletados pelo Very Large Telescope (VLT), localizado na região do deserto de Atacama, no norte do Chile, os astrônomos avistaram um buraco negro que contém cerca de nove vezes a massa do sol na Nebulosa da Tarântula, uma região de formação estelar de uma galáxia vizinha à nossa, a Grande Nuvem de Magalhães. O buraco negro orbita uma enorme estrela azul com massa equivalente a 25 sóis; a dupla compõe um sistema binário que foi nomeado VFTS 243.

Apesar de se esperar que bilhões de buracos negros adormecidos existam em quase todas as galáxias, esta é a primeira detecção inequívoca de um buraco negro de massa estelar adormecido fora da Via Láctea. "Identificamos uma agulha no palheiro", disse Tomer Shenar, astrofísico da Universidade de Amsterdã, na Holanda, e principal autor da nova pesquisa, em comunicado.

13. A PRIMEIRA FOTO DO BURACO NEGRO É REFORMULADA

Em agosto, a primeira imagem de um buraco negro, o gigante no coração da galáxia Messier 87 (M87), foi 'remasterizada' para revelar as forças em ação ao redor do gigante. 

A imagem do buraco negro, localizado a 55 milhões de anos-luz da Terra e com massa de cerca de 6,5 bilhões de sóis, foi obtida pelo Event Horizon Telescope e divulgada em 2019.

Embora a imagem original se parecesse muito com modelos teóricos de como deveriam ser os buracos negros supermassivos e seu ambiente imediato, os astrônomos não viram inicialmente um artefato previsto da influência gravitacional do buraco negro, um círculo fino e brilhante chamado anel de fótons. 

Os cientistas pegaram esta primeira imagem e removeram vários elementos da imagem para revelar os fótons lançados pela poderosa influência gravitacional do buraco negro. 

“Desligamos o holofote para ver os vaga-lumes”, disse Avery Broderick, astrofísico do Perimeter Institute e da Universidade de Waterloo, no Canadá, e principal pesquisador do projeto, em comunicado. “Conseguimos fazer algo profundo, resolver uma assinatura fundamental da gravidade em torno de um buraco negro”.

14. ERUPÇÃO RECORDE DE BURACO NEGRO

O buraco negro no centro da galáxia Centaurus A foi fotografado com detalhes sem precedentes. Crédito da imagem: Ben McKinley, ICRAR/Curtin e Connor Matherne, Louisiana State University

Começamos o ano com uma imagem recorde de uma erupção de buraco negro que foi a imagem de rádio mais abrangente até agora do buraco negro conhecido mais próximo da Terra alimentando-se ativamente.

A imagem capturou emissões de rádio do material do buraco negro, um monstro com a massa de 55 milhões de sóis, expelido quase à velocidade da luz. O resultado, gigantescos lóbulos de plasma se espalhando a mais de um milhão de anos-luz de distância do centro da galáxia natal do buraco negro, Centaurus A, a cerca de 12 milhões de anos-luz da Terra. Esta erupção pode cobrir 16 luas cheias no céu.

"As observações de rádio anteriores não conseguiram lidar com o brilho extremo dos jatos e os detalhes da área maior ao redor da galáxia foram distorcidos, mas nossa nova imagem supera essas limitações", disse Benjamin McKinley, astrônomo da Curtin University, na Austrália, e principal autor de um novo estudo que descreve a erupção, disse em um comunicado.

15. 40 QUINTILHÕES DE BURACOS NEGROS NO UNIVERSO?

Uma ilustração de um buraco negro e seu horizonte de eventos. Crédito da imagem: Nicholas Forder/Future Publishing

Pode haver 40 quintilhões de buracos negros, cada um com a massa de uma estrela, que juntos compõem 1% da matéria normal do universo, anunciaram os astrônomos em janeiro. São 40.000.000.000.000.000.000.

Ao analisar a evolução das estrelas no universo, os pesquisadores estimaram com que frequência as estrelas, sozinhas ou emparelhadas em sistemas binários, se transformariam em buracos negros de massa estelar, aqueles com massas de 5 a 10 vezes a do sol.

"Este é um dos primeiros e um dos mais robustos cálculos ab initio [terminados] da função de massa estelar do buraco negro ao longo da história cósmica", primeiro autor do estudo Alex Sicilia, astrofísico da Escola Internacional de Estudos Avançados (SISSA) em Trieste, Itália, disse em um comunicado.

E isso encerra nossas descobertas favoritas sobre buracos negros. Você tinha um favorito? Com o início do ano novo, certamente veremos alguns novos buracos negros incríveis em 2023.

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Referência:

CHOI, Charles. 15 times black holes surprised us in 2022. Space, Nova York, 28, dez. 2022. Disponível em: <https://www.space.com/black-hole-discoveries-2022-15-surprises>. Acesso em: 29, dez. 2022.

Marcello Franciolle F T I P E
Founder - Gaia Ciência

Marcello é fundador da Gaia Ciência, que é um periódico científico que foi pensado para ser uma ferramenta para entender o universo e o mundo em que vivemos, com temas candentes e fascinantes sobre o Universo e Ciências da Terra para inspirar e encantar as pessoas. Ele é graduando em Administração pelo Centro Universitário N. Sra. do Patrocínio (CEUNSP) – frequentou a Universidade de Sorocaba (UNISO); graduação em Análise de Sistemas e onde participou do Encontro de Pesquisadores e Iniciação Científica (EPIC). Suas paixões são literatura, filosofia, poesia e claro ciência.