Quais os tipos de Buracos Negros?

02/12/2011 18:10

 

4. Tipos de Buracos Negros

 

 

 

 

Podemos classificar os buracos negros de acordo com a sua massa:

Buracos Negros Estelares: São originados a partir de estrelas de alta massa (maior do que cerca de 10 vezes a massa do Sol), que, após passarem pelo estágio evolutivo da sequência principal e esgotarem seu combustível para fusão nuclear, passam pelo estágio de gigantes e supergigantes e depois explodem como supernovas.


 

Fig. 4.1 - Concepção artística do sistema binário Cygnus X-1 na constelação de Cisne, constituído de um BN estelar e uma estrela supergigante azul.

 

 

 

A explosão em supernovas ocorre após alguns milhares de anos, e, caso o "caroço" restante após a estrela ter ejetado as suas camadas externas tiver uma massa maior do que 3 massas solares (valor estimado como limite para estrelas de nêutrons colapsarem, ainda não comprovado), ele se tornará um Buraco Negro (BN) estelar.

 

Na Via Láctea, os BNs estelares são encontrados mais facilmente quando ocorrem em sistemas binários, ou seja, quando o BN tem uma estrela companheira. Embora não se observe radiação do BN, observa-se a radiação da estrela companheira, e verifica-se, pelo efeito Doppler da luz, que ela se movimenta em torno de uma outra estrela invisível. Se a massa calculada para esta outra estrela for maior do que 3 massas solares, conclui-se que ali se encontra um BN. Muitas vezes, as camadas mais externas da estrela companheira são capturadas pelo BN, formando um disco de acreção, como ilustrado na figura ao lado.

 

 

 

 




Buracos Negros Supermassivos: Encontrados no centro de galáxias, têm massas que variam de milhões a bilhões de massas solares.


 

Fig. 4.2 - Imagem composta da galáxia ativa Centaurus A, formada por imagens: em raios-X, no óptico e em rádio.

 

 

 

 

Os BNs supermassivos podem ter sido originados do colapso gravitacional de imensas nuvens de gás ou de aglomerados de milhões de estrelas no centro das galáxias, que se formaram quando o universo era mais jovem e bem mais denso. Estimativas atuais, obtidas de observações de Quasares, indicam que os primeiros BNs supermassivos se formaram quando o Universo tinha menos do que 1 bilhão de anos de idade (a idade atual do Universo é de cerca de 13,7 bilhões de anos).

 

A acreção de matéria  ao BN supermassivo no centro  das galáxias  produz  fenômenos de "feedback", como por exemplo emissão de radiação e jatos relativísticos a partir do disco de acreção (seção 5), como ilustrado na figura ao lado para a galáxia ativa Centaurus A.      

 



 


 



 

 


Buracos Negros de Massa Intermediária: Embora já exista comprovação observacional da existência de buracos negros estelares, que teriam massa de até algumas dezenas da massa do Sol, e de supermassivos, com massa maior do que 1 milhão de vezes a massa do Sol, há ainda pouca evidência observacional da existência de BNs com massa entre estes dois extremos, ou seja, da ordem de milhares de vezes a massa do Sol. Há alguns estudos que apontam para estes BNs como estando presentes no núcleo de aglomerados globulares de estrelas. Este é o caso do Aglomerado Globular Omega Centauri (ver Figura abaixo), ou de algumas fontes de raios-X, encontradas em outras galáxias (porém não exatamente no núcleo), conhecidas como ULXs (do inglês, Ultra-Luminous X-ray sources), as quais são muito luminosas para serem originadas em BNs estelares, mas pouco luminosas para serem originadas em BNs supermassivos.

 

 


Fig. 4.3 - Concepção artística do possível BN de massa intermediária no centro do aglomerado de Omega Centauri. Seu tamanho está exagerado para fins de ilustração e as linhas verdes ilustram as órbitas de estrelas próximas. Perto do BN as estrelas se movimentam mais rapidamente do que as estrelas mais distantes. A coloração amarela ilustra o fato da maioria das estrelas do aglomerado serem frias, e a cor azul identifica as poucas estrelas azuis mais quentes.
Fig. 4.4 - Objeto ultra-luminoso em raio-X (ULX) na galáxia elíptica NGC 1399.



Buracos Negros Primordiais: Preditos teoricamente, esses buracos negros podem ter se formado nos primórdios do universo quando, devido a um ambiente favorável com pressões e temperaturas extremamente altas, flutuações na densidade da matéria teriam dando origem a regiões de densidades extremas, onde esses buracos negros poderiam ter se formado. É possível que devido à expansão do universo essas regiões tenham se dispersado, mas algumas podem ter se mantido estáveis dando origem a buracos negros que durem até hoje. Esse tipo de buraco negro poderia ter qualquer massa. Assim, podem ter surgido o que os pesquisadores chamam de mini buracos negros, que teriam tamanhos micrométricos. Também se considera a possibilidade da formação de BNs primordiais maiores, que através de sua evaporação poderiam também dar orgiem a mini buracos negros.





 

 

 

 

 

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