Embora os cientistas suspeitavam há algum tempo que um buraco negro gigante se esconde no centro da nossa galáxia, eles ainda não podem dizer com certeza é a explicação para o estranho comportamento observado lá. Agora, pesquisadores estão mais próximos do que nunca de ser capaz de ter uma imagem nesta região e investigar a física do trabalho - luz potencialmente derramando sobre o grande conflito entre as teorias da relatividade geral e a mecânica quântica.
No coração da Via Láctea , os astrônomos viram algumas coisas malucas. Por exemplo, cerca de uma dúzia de estrelas parecem estar orbitando algum objeto invisível. Uma estrela foi encontrada para fazer uma órbita de 16 anos em torno da coisa invisível, movendo-se no difícil de imaginar a uma velocidade de cerca de 3.000 milhas (5.000 quilômetros) em um segundo. Em comparação, o sol que se move através do espaço em uma comparativamente glaciais 137 milhas (220 quilômetros) por segundo.
Com base nas leis do movimento, as órbitas destas estrelas em dúzia 'devem ser causadas pela atração gravitacional de um objeto massivo no centro da galáxia . No entanto, telescópios observam nada lá.
"A única coisa realmente importante é que todas as órbitas têm um foco comum", o astrofísico Mark Reidof do Centro Harvard-Smithsonian para Astrofísica, durante a recentemente concluída abril 2012 encontro da Sociedade Americana de Física. "Há um ponto no céu, e não há nada que você possa ver em imagens nesta posição. "
Além disso, tudo isso está acontecendo em uma região apenas cerca de 100 vezes mais larga que a distância entre a Terra eo Sol - muito pequeno no esquema galáctica das coisas.
Há, no entanto, uma emissão muito fraca de ondas de rádio provenientes dessa área, que os cientistas chamam de Sagitário A * (pronunciado "Sagitário A-Star"). Comparando-o contra o movimento do Sol ao redor da Via Láctea, os pesquisadores foram capazes de determinar que esse objeto mal está se movendo com tudo - menos de 1 km (0,62 milhas) por segundo, muito mais lento, mesmo que a taxa que a Terra gira em torno dela mesma.
Se de Sagitário A * fosse qualquer objeto moderado de massa, provavelmente seria puxada pela gravidade de objetos próximos e apresentaria algum movimento.
Reid disse de imobilidade aparente do objeto: "A única maneira que isso pode acontecer é se de Sagitário A * é amarrado a um objeto muito grande Quando você faz a análise, você tem um limite inferior de 4 milhões de massas solares.".
O limite de densidade de um buraco negro
Os astrônomos não podem ver o centro da galáxia bem o suficiente para medir exatamente o tamanho de Sagitário A * é, mas posso dizer com certeza que o raio não é maior do que cerca de dois décimos a distância entre a Terra e o sol.
O significa que, no centro da espiral leitosa, algo em torno de 4 milhões de vezes a massa do sol está sentado dentro de uma área que pode encaixar no interior da órbita de Mercúrio e é basicamente invisível, produzindo muito menos luz do que qualquer das estrelas orbitando- la.
Agora, que coloca a densidade deste objeto em cerca de um oitavo do limite teórico para um buraco negro. Assim, embora os cientistas não podem dizer com certeza o objeto é um buraco negro, ele está olhando para um poderoso provável.
"Embora existam explicações alternativas, que na verdade seria mesmo muito mais fantástico e bastante mundana um buraco negro supermassivo que quase certamente está lá", disse Reid.
Umas dessas outras, explicações exóticas é que existe uma bola feita de uma variedade não identificada de partículas férmions pesados. Mas mesmo essa bola seria pouco provável que tenha a densidade necessária para explicar todas as evidências.
Olhando mais de perto
Para finalmente resolver o enigma, os astrônomos anseiam para a imagem do centro da galáxia diretamente. Não só é muito distante e fraco, essa região é difícil de ver por causa de toda a poeira entre ela e a Terra.
Os astrônomos começaram recentemente um projeto chamado Telescópio Event Horizon. Este instrumento seria integrar observatórios de rádio ao redor do mundo, transformando-os em um interferômetro gigante capaz de medições muito precisas. Em última instância, a resolução deve ser forte o suficiente para distinguir Sagitário A *.
Até agora, o Telescópio Event Horizon integrou apenas três observatórios, no Havaí, Califórnia e Arizona, para um tempo de observação entre 15 e 20 horas. Mas os astrônomos esperam adicionar mais locais e observando em breve.
"EHT não é um sonho, não na prancheta", disse Avery Broderickof Universidade de Waterloo do Canadá e do Instituto Perimeter de Física Teórica. "É algo que funciona."
Um dos objetivos Broderick é não só determinar uma vez por todas, se Sagitário A * é um buraco negro, mas sondar a física do objeto.
Teste a relatividade geral
Os buracos negros apresentam duas teorias mais bem sucedidas da física: uma que descreve o domínio do muito grande, e que descreve a província do muito pequeno.
Massas dos buracos negros extremamente grandes invoca de Einstein a teoria da relatividade geral , que descreve como massa distorce o tecido do espaço e tempo para criar gravidade. Mas uma explicação para extremamente pequenos buracos negros 'dimensões espaciais também requer a mecânica quântica.
Até agora, a mecânica quântica e a relatividade geral são incompatíveis. Quando combinados para descrever os buracos negros, as equações quebram e sugerem que a densidade de um buraco negro é infinito.
Embora o Telescópio Event Horizon produziu apenas dados muito preliminares até agora, Broderick e seus colegas usaram para testar as previsões do espaço-tempo da relatividade geral.
"Mesmo com os dados existentes hoje podemos dizer algo interessante sobre a estrutura de ordem superior de buracos negros astrofísicos," disse Broderick. "Vamos, em princípio, ser capaz de distinguir os desvios da relatividade geral.
"A relatividade geral é seguro para agora, mas não vai ser segura por muito mais tempo."
No coração da Via Láctea , os astrônomos viram algumas coisas malucas. Por exemplo, cerca de uma dúzia de estrelas parecem estar orbitando algum objeto invisível. Uma estrela foi encontrada para fazer uma órbita de 16 anos em torno da coisa invisível, movendo-se no difícil de imaginar a uma velocidade de cerca de 3.000 milhas (5.000 quilômetros) em um segundo. Em comparação, o sol que se move através do espaço em uma comparativamente glaciais 137 milhas (220 quilômetros) por segundo.
Com base nas leis do movimento, as órbitas destas estrelas em dúzia 'devem ser causadas pela atração gravitacional de um objeto massivo no centro da galáxia . No entanto, telescópios observam nada lá.
"A única coisa realmente importante é que todas as órbitas têm um foco comum", o astrofísico Mark Reidof do Centro Harvard-Smithsonian para Astrofísica, durante a recentemente concluída abril 2012 encontro da Sociedade Americana de Física. "Há um ponto no céu, e não há nada que você possa ver em imagens nesta posição. "
Além disso, tudo isso está acontecendo em uma região apenas cerca de 100 vezes mais larga que a distância entre a Terra eo Sol - muito pequeno no esquema galáctica das coisas.
Há, no entanto, uma emissão muito fraca de ondas de rádio provenientes dessa área, que os cientistas chamam de Sagitário A * (pronunciado "Sagitário A-Star"). Comparando-o contra o movimento do Sol ao redor da Via Láctea, os pesquisadores foram capazes de determinar que esse objeto mal está se movendo com tudo - menos de 1 km (0,62 milhas) por segundo, muito mais lento, mesmo que a taxa que a Terra gira em torno dela mesma.
Se de Sagitário A * fosse qualquer objeto moderado de massa, provavelmente seria puxada pela gravidade de objetos próximos e apresentaria algum movimento.
Reid disse de imobilidade aparente do objeto: "A única maneira que isso pode acontecer é se de Sagitário A * é amarrado a um objeto muito grande Quando você faz a análise, você tem um limite inferior de 4 milhões de massas solares.".
O limite de densidade de um buraco negro
Os astrônomos não podem ver o centro da galáxia bem o suficiente para medir exatamente o tamanho de Sagitário A * é, mas posso dizer com certeza que o raio não é maior do que cerca de dois décimos a distância entre a Terra e o sol.
O significa que, no centro da espiral leitosa, algo em torno de 4 milhões de vezes a massa do sol está sentado dentro de uma área que pode encaixar no interior da órbita de Mercúrio e é basicamente invisível, produzindo muito menos luz do que qualquer das estrelas orbitando- la.
Agora, que coloca a densidade deste objeto em cerca de um oitavo do limite teórico para um buraco negro. Assim, embora os cientistas não podem dizer com certeza o objeto é um buraco negro, ele está olhando para um poderoso provável.
"Embora existam explicações alternativas, que na verdade seria mesmo muito mais fantástico e bastante mundana um buraco negro supermassivo que quase certamente está lá", disse Reid.
Umas dessas outras, explicações exóticas é que existe uma bola feita de uma variedade não identificada de partículas férmions pesados. Mas mesmo essa bola seria pouco provável que tenha a densidade necessária para explicar todas as evidências.
Olhando mais de perto
Para finalmente resolver o enigma, os astrônomos anseiam para a imagem do centro da galáxia diretamente. Não só é muito distante e fraco, essa região é difícil de ver por causa de toda a poeira entre ela e a Terra.
Os astrônomos começaram recentemente um projeto chamado Telescópio Event Horizon. Este instrumento seria integrar observatórios de rádio ao redor do mundo, transformando-os em um interferômetro gigante capaz de medições muito precisas. Em última instância, a resolução deve ser forte o suficiente para distinguir Sagitário A *.
Até agora, o Telescópio Event Horizon integrou apenas três observatórios, no Havaí, Califórnia e Arizona, para um tempo de observação entre 15 e 20 horas. Mas os astrônomos esperam adicionar mais locais e observando em breve.
"EHT não é um sonho, não na prancheta", disse Avery Broderickof Universidade de Waterloo do Canadá e do Instituto Perimeter de Física Teórica. "É algo que funciona."
Um dos objetivos Broderick é não só determinar uma vez por todas, se Sagitário A * é um buraco negro, mas sondar a física do objeto.
Teste a relatividade geral
Os buracos negros apresentam duas teorias mais bem sucedidas da física: uma que descreve o domínio do muito grande, e que descreve a província do muito pequeno.
Massas dos buracos negros extremamente grandes invoca de Einstein a teoria da relatividade geral , que descreve como massa distorce o tecido do espaço e tempo para criar gravidade. Mas uma explicação para extremamente pequenos buracos negros 'dimensões espaciais também requer a mecânica quântica.
Até agora, a mecânica quântica e a relatividade geral são incompatíveis. Quando combinados para descrever os buracos negros, as equações quebram e sugerem que a densidade de um buraco negro é infinito.
Embora o Telescópio Event Horizon produziu apenas dados muito preliminares até agora, Broderick e seus colegas usaram para testar as previsões do espaço-tempo da relatividade geral.
"Mesmo com os dados existentes hoje podemos dizer algo interessante sobre a estrutura de ordem superior de buracos negros astrofísicos," disse Broderick. "Vamos, em princípio, ser capaz de distinguir os desvios da relatividade geral.
"A relatividade geral é seguro para agora, mas não vai ser segura por muito mais tempo."
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