Buraco negro supermassivo

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May 21, 2022

Um buraco negro supermassivo (SMBH ou às vezes SBH) é o maior tipo de buraco negro, com sua massa da ordem de milhões a bilhões de vezes a massa do Sol (M☉). Os buracos negros são uma classe de objetos astronômicos que sofreram colapso gravitacional, deixando para trás regiões esferoidais do espaço das quais nada pode escapar, nem mesmo a luz. Evidências observacionais indicam que quase todas as grandes galáxias têm um buraco negro supermassivo em seu centro. Por exemplo, a Via Láctea tem um buraco negro supermassivo em seu Centro Galáctico, correspondente à fonte de rádio Sagitário A*. O acréscimo de gás interestelar em buracos negros supermassivos é o processo responsável por alimentar núcleos galácticos ativos e quasares. Dois buracos negros supermassivos foram fotografados diretamente pelo Event Horizon Telescope: o buraco negro na galáxia elíptica gigante Messier 87 e o buraco negro no Centro da Via Láctea.

Descrição

Buracos negros supermassivos são classicamente definidos como buracos negros com massa acima de 0,1 milhão a 1 milhão de M☉. Alguns astrônomos começaram a rotular buracos negros de pelo menos 10 bilhões de M☉ como buracos negros ultramassivos. A maioria deles (como o TON 618) está associada a quasares excepcionalmente energéticos. Os ainda maiores foram apelidados de buracos negros estupendamente grandes (SLAB) com massas superiores a 100 bilhões de M☉. Embora eles tenham notado que atualmente não há evidências de que buracos negros estupendamente grandes sejam reais, eles notaram que existem buracos negros supermassivos com quase esse tamanho. Alguns estudos sugeriram que a massa máxima que um buraco negro pode atingir, enquanto acretores luminosos, é da ordem de ~50 bilhões de M☉. Buracos negros supermassivos têm propriedades físicas que os distinguem claramente das classificações de massa inferior. Primeiro, as forças de maré nas proximidades do horizonte de eventos são significativamente mais fracas para buracos negros supermassivos. A força de maré em um corpo no horizonte de eventos de um buraco negro é inversamente proporcional ao quadrado da massa do buraco negro: uma pessoa no horizonte de eventos de um buraco negro de 10 milhões de M☉ experimenta aproximadamente a mesma força de maré entre a cabeça e os pés que uma pessoa na superfície da terra. Ao contrário dos buracos negros de massa estelar, não se experimentaria uma força de maré significativa até muito fundo no buraco negro. Além disso, é um pouco contra-intuitivo notar que a densidade média de uma SMBH dentro de seu horizonte de eventos (definida como a massa do buraco negro dividida pelo volume do espaço dentro de seu raio de Schwarzschild) pode ser menor que a densidade da água. Isso ocorre porque o raio de Schwarzschild é diretamente proporcional à sua massa. Como o volume de um objeto esférico (como o horizonte de eventos de um buraco negro não rotativo) é diretamente proporcional ao cubo do raio, a densidade de um buraco negro é inversamente proporcional ao quadrado da massa e, portanto, maior buracos negros de massa têm densidade média mais baixa. O raio de Schwarzschild do horizonte de eventos de um buraco negro supermassivo (não rotativo) de ~ 1 bilhão de M☉ é comparável ao semi-eixo maior da órbita do planeta Urano, que é 19 AU.

História da pesquisa

A história de como os buracos negros supermassivos foram encontrados começou com a investigação por Maarten Schmidt da fonte de rádio 3C 273 em 1963. Inicialmente pensava-se que era uma estrela, mas o espectro provou ser intrigante. Foi determinado que eram linhas de emissão de hidrogênio que haviam sido deslocadas para o vermelho, indicando que o objeto estava se afastando da Terra. A lei de Hubble mostrou que o objeto estava localizado a vários bilhões de anos-luz de distância e, portanto, deve estar emitindo a energia equivalente a centenas de galáxias. A taxa de variações de luz da fonte apelidada de objeto quase estelar, ou quasar, sugeria que a região emissora tinha um diâmetro de um parsec ou menos. Quatro dessas fontes foram identificadas em 1964. Em 1963, Fred Hoyle e W. A. ​​Fowler propuseram a existência de estrelas supermassivas que queimam hidrogênio (SMS) como uma explicação para o comp.