Buracos Negros.

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1 Buracos Negros

2 O que é um buraco negro (em cosmologia)?
É uma região do espaço que concentra uma enorme quantidade de massa por unidade de volume, produzindo um imenso campo gravitacional em suas vizinhanças. Como se forma um buraco negro? Estrelas em estado final de evolução apresentam pouco combustível nuclear. Por este motivo, para estrelas pesadas (de massa igual ou superior ao triplo da massa do sol) as pressões de origem termodinâmica e de degenerescência não são suficientes para equilibrar a força gravitacional da própria estrela e ocorre um colapso gravitacional. Quando o raio da estrela torna-se menor do que um valor limite (denominado raio de Schwarzschild), forma-se um buraco negro.

3 Estrutura do Buraco Negro
A “superfície” do buraco negro é determinada pelo raio de Schwarzschild e define o chamado horizonte de eventos. → O raio é proporcional à massa do buraco negro!

4 → Na região exterior ao horizonte de eventos, a atração gravitacional do buraco negro é equivalente a de qualquer outro objetos astronômicos de mesma massa. → Na vizinhança do horizonte de eventos, a atração gravitacional em direção ao interior do buraco negro torna-se intensa. → Ao atravessar o horizonte de eventos, nenhuma partícula ou radiação eletromagnética (incluindo a luz) consegue escapar do interior do buraco negro (clássico), sendo atraídas para o centro onde se concentra a massa (região denominada de singularidade). POR ISSO A DENOMINAÇÃO DE BURACOS NEGROS!

5 Disco de Acreção Próximo ao horizonte de eventos, poeira estelar e gás se acumulam em órbita.

6 → A luminosidade observada ao redor do horizonte de eventos deve-se à emissão de radiação eletromagnética oriunda do aquecimento da matéria no disco de acreção, decorrente das colisões entre suas partículas. → Observa-se que um hemisfério é mais luminoso do que outro. Isto ocorre pois o sentido da rotação das partículas (e a radiação emitida) neste hemisfério está direcionada para a Terra, enquanto a partículas no hemisfério superior rotacionam em sentido oposto. (Isto pode ser entendido em analogia com o efeito Doppler)

7 Stephen Hawking e a Evaporação de Buracos Negros

8 → Flutuações quânticas na vizinhança do horizonte de eventos provocam a emissão de partículas e de energia para o exterior do buraco negro, constituindo a denominada radiação Hawking. → Ao emitir esta radiação, o buraco negro reduz seu tamanho e, eventualmente, evapora. → A radiação Hawking é semelhante à radiação térmica emitida por um corpo negro, e a “temperatura” do buraco negro é inversamente proporcional à sua massa; ou seja, quanto maior for a massa do buraco negro, menos radiação ele emite e mais demorado é o processo de evaporação.

9 Ironia A possibilidade de existência de buracos negros foi um dos grandes trunfos da teoria da relatividade geral de Einstein. Contudo, o brilhante cientista não acreditava na realidade destes objetos cósmicos. Em um estudo sobre um modelo de buraco negro estático, ele escreveu: “O resultado fundamental desta investigação é uma percepção cristalina para a inexistência das singularidades de Schwarzschild na realidade física.” (O modelo estático proposto por Einstein, entretanto, era irrealista.)

10 Sugestões Filme: “Interestelar”- 2014 Livro: “Uma breve história do tempo” – Hawking

11 Ondas Gravitacionais

12 → São perturbações no espaço-tempo que se propagam com a velocidade da luz. → Surgem devido ao movimento acelerado de objetos massivos ou devido à fusão de grandes objetos astronômicos. → Foram previstas por Einstein em 1916 e observadas em 2016 (prêmio Nobel ). → Possuem características análogas às das ondas eletromagnéticas: são transversais e se propagam com a velocidade da luz.