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Novo estudo calcula número de buracos negros no Universo

© Foto / LOFAR/LOL SurveyMapa do céu, lançado no ano passado, mostrando buracos negros como pontos brancos
Mapa do céu, lançado no ano passado, mostrando buracos negros como pontos brancos - Sputnik Brasil, 1920, 19.01.2022
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Como não se podem ver buracos negros, é difícil saber exatamente quantos existem no grande e amplo Universo, mas uma equipe de cientistas diz ter uma ideia sobre sua quantidade.
Buracos negros de massa estelar são os núcleos colapsados de estrelas massivas mortas. De acordo com novas pesquisas, que incorporaram em seus modelos como essas estrelas e binários se formam e evoluem, cientistas foram capazes de derivar uma nova estimativa da população de buracos negros de massa estelar do Universo.
O número foi publicado pela Science Alert e é bastante impressionante. Estima-se que haja 40 quintilhões, ou 40.000.000.000.000.000.000, de buracos negros, representando aproximadamente 1% de toda a matéria normal no Universo observável.
"O caráter inovador deste trabalho está no acoplamento de um modelo detalhado da evolução estelar e binária com receitas avançadas para formação de estrelas e enriquecimento de metais em galáxias individuais", explica o astrofísico Alex Sicilia da Escola Internacional de Estudos Avançados (SISSA, na sigla em italiano), na Itália.
"Este é um dos primeiros e um dos mais robustos cálculos ab initio [do começo] da função de massa do buraco negro estelar ao longo da história cósmica", afirmou.
Os buracos negros continuam sendo uma enorme dúvida das muitas que a humanidade ainda tem para uma compreensão mais completa do Universo, mas ter uma boa ideia sobre quantos existem poderia ajudar a responder a algumas dessas perguntas.
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Uma abordagem possível seria estimar a história das estrelas massivas no Universo e obter com isso o número de buracos negros que deveriam existir em qualquer volume de espaço. Obter essa resposta pode fornecer pistas sobre o crescimento e evolução de buracos negros supermassivos, de milhões ou bilhões de vezes a massa do Sol, que constituem os núcleos das galáxias.
O grupo de Sicilia adotou uma abordagem computacional. Eles incluíram apenas buracos negros que se formam através da evolução de estrelas únicas ou binárias, levando em conta o papel das fusões de buracos negros, cujos números podem ser estimados com base em dados de ondas gravitacionais e que produzem buracos negros de massas ligeiramente maiores.
O modelo permitiu que eles calculassem a taxa de nascimento de buracos negros de massa estelar entre cinco e 160 vezes a massa do Sol ao longo da vida útil do Universo.
A taxa sugere que deve haver aproximadamente 40 quintilhões de buracos negros de massa estelar espalhados por todo o Universo observável hoje, contando com os buracos negros de massa estelar mais massivos produzidos por fusões de buracos negros binários em aglomerados de estrelas.
A equipe comparou seus resultados com os dados de ondas gravitacionais e descobriu que sua estimativa da taxa de fusões de buracos negros estava de acordo com os dados observacionais. Os dados sugerem que as fusões de aglomerados de estrelas provavelmente estão por trás das colisões de buracos negros já observadas.
Hercules A é alimentado por um buraco negro supermassivo localizado em seu centro, que se alimenta do gás ao redor e canaliza parte desse gás em jatos extremamente rápidos. Nossas novas observações de alta resolução feitas com a LOw Frequency ARray (LOFAR) revelaram que este jato cresce mais forte e mais fraco a cada poucas centenas de milhares de anos. Esta variabilidade produz as belas estruturas vistas nos lóbulos gigantes, cada um das quais é quase tão grande quanto a galáxia da Via Láctea - Sputnik Brasil, 1920, 11.01.2022
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Os pesquisadores também foram capazes de derivar uma estimativa para o número de buracos negros de massa estelar no Universo primitivo. Uma vez que observações do Universo distante revelaram buracos negros supermassivos em um momento surpreendentemente subsequente ao Big Bang, o dado revela-se muito importante.
Não está claro, no entanto, como esses gigantes cresceram tão rapidamente. Algumas questões atuais dizem respeito à massa das "sementes" dos buracos negros a partir das quais eles cresceram, se tinham massas leve ou intermediária.
A pesquisa, publicada no primeiro de uma série de artigos, vai fornecer uma base para investigar essas questões e está disponível em The Astrophysical Journal.
"Nosso trabalho fornece uma teoria robusta para a geração de sementes leves para buracos negros [super]massivos com alto desvio para o vermelho e pode constituir um ponto de partida para investigar a origem de 'sementes pesadas', que buscaremos em um próximo artigo", disse o astrofísico do SISSA Lumen Boco.
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