Após 100 anos de buracos negros, da teoria à realidade[세상을 바꾸는 과학/윤성철]

Astrônomos veem o mundo dos buracos negros

Uma imagem de um buraco negro supermassivo no centro da Via Láctea foi publicada no dia 12 do mês passado pela equipe de pesquisa internacional conjunta “Event Horizon Telescope (EHT)” (imagem superior). A parte preta no meio é uma sombra causada pelo buraco negro bloqueando a luz, e a parte brilhante do anel é a luz curvada pela gravidade do buraco negro. Um dos radiotelescópios usados ​​neste estudo, “ALMA” no deserto de Atacama, Chile. Fonte da imagem: Observatório Europeu do Sul (ESO), Agência Espacial Europeia (ESA)
Seongcheol Yoon, Professor, Departamento de Física e Astronomia, Universidade Nacional de Seul

Fotos reais do buraco negro no centro da nossa galáxia foram tiradas recentemente. Esta é uma conquista da equipe de pesquisa internacional conjunta “Event Horizon Telescope (EHT)”, que também inclui astrônomos locais do Instituto Coreano de Astronomia e Ciências Espaciais, Kyungpook National University, Seoul National University e Yonsei University.

Um buraco negro, que significa “buraco negro”, é um fenômeno criado pela matéria com uma intensa força gravitacional. Esse fenômeno ocorre porque a gravidade no centro é tão forte que nem a luz pode escapar. Se um buraco negro estivesse solitário em um local remoto, sua existência não seria diretamente confirmada pela luz. Mas se a matéria emissora de luz cerca o buraco negro, a história é diferente.

Por exemplo, como seria se você fizesse um buraco no meio de um pedaço de papel branco com um furador? A superfície do papel parece branca aos nossos olhos devido à luz refletida, mas o buraco nele aparecerá como um ponto preto porque a luz só passa por ele e não o reflete.

O processo pelo qual a equipe de pesquisa do EHT obteve imagens do buraco negro supermassivo no centro de nossa galáxia é semelhante. Este buraco negro é cercado por gases como hidrogênio e hélio. No entanto, este gás em forma de disco emite uma luz brilhante na região de espalhamento. Isso possibilitou identificar diretamente o buraco negro, a região central que não emite luz.

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O buraco negro capturado desta vez tem uma massa de 4,3 milhões de vezes a massa do Sol. No entanto, o raio desse buraco negro é de apenas 22 milhões de km, menor que a distância entre o Sol e Mercúrio de 36 milhões de km. Anteriormente, a equipe de pesquisa do EHT capturou uma imagem de um buraco negro gigante no centro da galáxia “M87”, que está a 53 milhões de anos-luz de distância da nossa galáxia em 2019. Este buraco negro tem uma massa de 6,5 bilhões de vezes a massa do Sol e um raio de 2.000 vezes a massa do buraco negro central em nossa galáxia. No entanto, em comparação com o tamanho total de M87, é apenas um ponto menor que a partícula.

Na verdade, você precisa de um telescópio de alta resolução para ver esse “pequeno” buraco negro. A precisão aumenta com o tamanho do telescópio. Um radiotelescópio do tamanho do diâmetro da Terra pode atingir a resolução exata de uma laranja na superfície da Lua da Terra. Para isso, a equipe de pesquisa do EHT construiu um sistema de interferômetro de rádio igual ao tamanho da Terra, conectando vários radiotelescópios espalhados pelo mundo. Este gigantesco radiotelescópio hipotético conseguiu finalmente obter uma imagem de um buraco negro.

A existência de buracos negros foi prevista há 100 anos em 1915 pelo matemático alemão Karl Schwarzschild no processo de resolução de equações da teoria geral da relatividade. Desde então, muitos cientistas estudam como o ambiente físico ao redor de um buraco negro muda dependendo da massa e do momento angular do buraco negro.

Esta observação abriu caminho para uma compreensão profunda das propriedades do buraco negro gigante no centro da nossa galáxia e a verificação cuidadosa de várias previsões da relatividade geral. Isso nos dará uma compreensão mais clara de como os buracos negros supermassivos se formam e como eles influenciaram a formação e evolução de nossa galáxia.

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Os buracos negros são o tópico mais comum em palestras públicas dadas por cientistas. Talvez seja porque é um fenômeno estranho que não pode ser visto na vida cotidiana. Os buracos negros trouxeram novas experiências para a humanidade. Também nos faz perceber o papel da ciência e a razão da exploração espacial.

A ciência tem dois papéis principais. Uma é explicar vários fenômenos experimentais por meio de leis naturais, e a outra é expandir o horizonte do reino da experiência. A primeira torna a ciência obsoleta por alguns. Porque uma vez que um fenômeno é explicado, ele não é mais misterioso. Coisas que costumavam pertencer ao mundo sagrado, como arco-íris, estrelas e vida, foram explicadas e ensinadas em nome da ciência. Alguns julgarão que vale a pena porque a humanidade, em troca, alcançou uma grande civilização científica e tecnológica, enquanto outros ainda sentirão falta do romance do mito e da fantasia.

No entanto, o verdadeiro valor da ciência vai além de simplesmente explicar fenômenos experimentais e desenvolver habilidades práticas por meio deles. Como você pode ver no exemplo dos buracos negros, a ciência pode fazer nossos corações palpitarem e estremecerem tanto quanto os mitos e a ficção. Porque a ciência nos direciona para um novo mundo que a humanidade não experimentou antes.

O vasto universo que escapou da teoria celeste, a curvatura do espaço-tempo devido à gravidade, o Big Bang e o buraco negro eram todos como uma fantasia ao mesmo tempo. A ciência transcendeu os limites dos humanos finitos através das asas do “raciocínio lógico” e da “experimentação e observação criativas”.

Galileu Galilei, o primeiro a observar corpos celestes através de um telescópio, abriu caminho para a humanidade avançar para o vasto universo fora do sistema solar. O astrônomo britânico Arthur Eddington trouxe a teoria da relatividade geral da imaginação para o mundo real, observando a curvatura da luz das estrelas devido ao campo gravitacional do Sol. Mesmo a descoberta da radiação cósmica de fundo pelos astrônomos americanos Arno Penzias e Robert Wilson estendeu a experiência humana ao Big Bang.

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Através da imagem do buraco negro tirada pela equipe de pesquisa do EHT, agora também estamos vendo um buraco negro. Os buracos negros ainda são misteriosos e difíceis de entender, mas vivemos em uma época em que os buracos negros estão sendo testados.

O Telescópio Espacial James Webb (JWST) foi enviado ao espaço pela NASA em dezembro do ano passado. Espera-se que encontrem pistas sobre vida extraterrestre. fonte da imagem wikipedia

A exploração espacial no século XXI levará a humanidade a outro mundo novo. Por exemplo, o Telescópio Espacial James Webb (JWST), que foi lançado no final do ano passado e se tornou um tema quente, provavelmente fornecerá evidências de vida em exoplanetas em breve. No dia 21, todos ficaram encantados com o sucesso do veículo de lançamento coreano Nuri (KSLV-II). Foi um marco que a Coreia do Sul está agora pronta para assumir a liderança na exploração espacial. Dessa forma, nossos horizontes se expandem.
Seongcheol Yoon, Professor, Departamento de Física e Astronomia, Universidade Nacional de Seul

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