Os buracos negros podem ser invisíveis, mas a sua influência molda a compreensão da humanidade sobre as galáxias, a tecnologia moderna e as suas próprias limitações.
Essa é a mensagem que Priyamvatha Natarajan, astrofísico teórico da Universidade de Yale, partilhou na semana passada durante uma sessão do Fórum Económico Mundial em Davos, na Suíça. Natarajan, que se concentra em cosmologia, lentes gravitacionais e física de buracos negros, passou décadas de trabalho teórico sobre como encontrá-los. Buracos negros Mudou a compreensão dos cientistas universo e suporta silenciosamente as tecnologias cotidianas.
Essas equações vêm de Albert EinsteinA teoria de Relatividade geralEle descreve quanta massa e energia curvam o espaço e o tempo. Embora os buracos negros representem uma expressão extrema da teoria, a mesma matemática é necessária para explicar as diferenças temporais sutis, mas mensuráveis, que os satélites experimentam enquanto orbitam. Terra.
Os relógios dos satélites GPS funcionam um pouco mais rápido do que os relógios terrestres porque estão mais distantes da atração gravitacional da Terra. Sem corrigir estes Efeitos relativísticosOs erros de navegação acumulam-se rapidamente e o GPS torna-se pouco fiável.
No entanto, durante grande parte do século XX, os buracos negros foram amplamente considerados curiosidades matemáticas – soluções para as equações de Einstein para as quais não havia nenhuma evidência observacional clara. Os astrônomos começaram a mudar isso na década de 1960 Cygnus identifica o X-1Com um poderoso raio-X, tornou-se o primeiro candidato a buraco negro amplamente aceito.
Os astrônomos são agora galáxias muito grandes, incl Via LácteaCentral de Anfitriões Buracos negros supermassivos Suas massas estão intimamente relacionadas às propriedades de suas galáxias hospedeiras.
Este filme revisado apresenta um novo quebra-cabeça. Observações do telescópio mostram que buracos negros supermassivos se formaram Notavelmente cedo na história cósmicaQuando o universo tinha algumas centenas de milhões de anos. Seu tamanho e rápido crescimento Desafie os modelos convencionaisPrevê-se que os gigantes cresçam gradualmente a partir dos restos de estrelas semelhantes ao Sol em colapso, que devoram lentamente o material ao seu redor. A história da origem dos primeiros buracos negros supermassivos continua, portanto, a ser uma das questões mais persistentes da astrofísica.
Natarajan e seus colegas propuseram um caminho para a formação dos primeiros buracos negros do universo sem a necessidade de estrelas. A equipe sugeriu que, sob certas condições primordiais, as nuvens de gás primordial – que normalmente se fragmentariam e formariam estrelas – colapsaram completamente em buracos negros massivos. Esses objetos são chamados Buracos negros de colapso diretoDezenas de milhares a centenas de milhares de vezes a massa o sol Depois de algumas centenas de milhões de anos Big Bang. Partir de “sementes” tão invulgarmente grandes ajuda a resolver o problema do tempo causado pela presença de buracos negros com mil milhões de massas solares, menos de mil milhões de anos após a formação do Universo.
Tal sistema, disse Natarajan, “seria uma galáxia supermassiva de buraco negro cuja luz não é dominante”. Estrelas Mas com um buraco negro crescendo no seu núcleo.”
A sua equipa previu há uma década que estes primeiros buracos negros deixariam assinaturas observacionais únicas, detectáveis por observatórios futuros. O Telescópio Espacial James Webb (JWST) e o Laboratório de raios X Chandra. Nos últimos anos, essas previsões começaram a se materializar.
Um exemplo notável é o UHZ1, que exibe a formação de buracos negros supermassivos. Já está no lugar 470 milhões de anos após o Big Bang, tem uma massa cerca de 10 milhões de vezes a do Sol.
O outro é chamado Galáxia InfinitaAs observações do JWST revelaram dois pequenos núcleos galácticos rodeados por estruturas semelhantes a anéis formadas por uma colisão frontal entre duas galáxias de disco. Embutido entre eles está um buraco negro supermassivo, não no centro de nenhuma das galáxias, mas suspenso num vasto reservatório de gás, formado pelo colapso direto de gás denso e turbulento alimentado pela colisão.
“É uma emoção”, disse Natarajan, “ter a sorte de fazer previsões experimentais, testadas e verificadas, em todos os aspectos, durante a vida”.
Além do seu impacto científico, os buracos negros também têm peso filosófico, acrescentou.
“Estudar cosmologia e buracos negros em geral realmente evoca um sentimento de humildade cósmica”, disse Natarajan.
“Olhar para o universo de forma única nos permite olhar para trás no tempo e juntar as peças desta bela história cósmica da qual fazemos parte”, acrescentou.
