Este artigo foi publicado originalmente em conversa. A publicação contribuiu com este artigo para Space.com Vozes de especialistas: colunas e insights.
No ano passado, os astrônomos Um asteroide em fuga passando por nós sistema solar De longe. Ele se move a cerca de 68 quilômetros por segundo, um pouco mais que o dobro da velocidade da órbita da Terra ao redor do Sol.
Imagine se fosse algo maior e mais rápido: um buraco negro se movendo a cerca de 3 mil quilômetros por segundo. Não veremos isso chegando até que sua poderosa gravidade comece a atingir as órbitas dos exoplanetas.
Isto pode parecer ridículo, mas ao longo do ano passado, múltiplas evidências sugeriram que tais visitantes não são impossíveis. Astrônomos viram sinais claros de fuga buraco negro supermassivo Separe outras galáxias e encontre evidências de que galáxias escapadas menores e indetectáveis também podem estar por aí.
Buracos negros fugitivos: teoria
A história começa na década de 1960, quando o matemático neozelandês Roy Kerr encontrou a solução para as equações de Einstein. relatividade geral descrevendo a equação buraco negro giratório. Isso levou a duas descobertas importantes sobre buracos negros.
primeiro,”Teorema sem pêlo”, o que nos diz que os buracos negros só podem ser distinguidos por três propriedades: sua massa, seu spin e sua carga.
Em segundo lugar, precisamos considerar a famosa fórmula de Einstein Segundo = MC² Isso significa que a energia tem massa. No caso dos buracos negros, a solução de Kerr diz-nos que 29% da massa do buraco negro pode existir na forma de energia rotacional.
O físico britânico Roger Penrose Inferido há 50 anos A energia rotacional do buraco negro pode ser liberada. Um buraco negro giratório atua como uma bateria capaz de liberar grandes quantidades de energia de rotação.
Os buracos negros contêm cerca de 100 vezes mais energia extraível do que estrelas da mesma massa. Se um par de buracos negros se fundisse num só, grande parte da enorme energia poderia ser libertada em questão de segundos.
Foram necessárias duas décadas de cálculos meticulosos feitos por supercomputadores para entender o que acontece quando dois buracos negros giratórios colidem e se fundem, criando ondas gravitacionais. Dependendo de como o buraco negro gira, a energia das ondas gravitacionais pode ser libertada com mais força numa direção do que noutras – fazendo com que o buraco negro seja lançado como um foguete na direção oposta.
Se as rotações de dois buracos negros em colisão estiverem alinhadas da maneira correta, o buraco negro resultante pode ser impulsionado por foguetes para atingir velocidades de milhares de quilômetros por segundo.
Aprenda com buracos negros reais
Tudo isto era apenas teoria até que os observatórios de ondas gravitacionais LIGO e Virgo começaram a detectar o barulho e o chilrear das ondas gravitacionais emitidas por pares de buracos negros em colisão em 2015.
Uma das descobertas mais emocionantes é a do “toque” dos buracos negros: buracos negros recém-formados emitem um toque semelhante a um diapasão que nos informa sobre sua rotação. Quanto mais rápido eles giram, mais eles tocam.
Observações cada vez melhores de buracos negros em fusão indicam que alguns pares de buracos negros têm eixos de rotação orientados aleatoriamente e muitos deles têm energias de rotação muito grandes.
Tudo isto sugere que buracos negros fugitivos são de facto possíveis. Mova-se a 1% da velocidade velocidade da luzsuas trajetórias no espaço não seguem as órbitas curvas das estrelas da galáxia, mas são quase retas.
Buraco negro fugitivo descoberto na natureza
Isso nos leva ao passo final da sequência: a descoberta real Um buraco negro fugitivo.
Encontrar buracos negros fugitivos relativamente pequenos é difícil. Mas um buraco negro descontrolado com um milhão ou um bilhão de massas solares causaria estragos nas estrelas e no gás circundante à medida que viajasse pela galáxia.
Prevê-se que deixem rastros de estrelas em seus rastros, formados por gás interestelar, muito parecido com os rastros de nuvens em rastros de jatos. As estrelas se formam a partir do colapso de gás e poeira atraídas pela passagem de buracos negros. À medida que um buraco negro em fuga viaja através de uma galáxia, o processo continuará por dezenas de milhões de anos.
Em 2025, vários artigos apresentaram imagens de surpreendentes faixas retas de estrelas dentro de galáxias, conforme mostrado abaixo. Estas parecem ser evidências convincentes de que um buraco negro está fora de controle.
Um artigo liderado pelo astrônomo de Yale Pieter van Dokkum descreve uma trilha surpreendentemente brilhante em uma galáxia muito distante fotografada pelo Telescópio James Webb 200.000 anos-luz. As trajetórias mostram os efeitos de pressão causados pela compressão gravitacional do gás à medida que o buraco negro passa: neste caso, mostram que o buraco negro tem 10 milhões de vezes mais massa que o Sol e move-se a quase 1.000 quilómetros por segundo.
Outro descrito uma longa trilha reta Passando por uma galáxia chamada NGC 3627. Isto é provavelmente causado por um buraco negro com uma massa de cerca de 2 milhões de vezes a do Sol e uma velocidade de 300 km/s. Sua trajetória tem cerca de 25.000 anos-luz.
Se essas partículas de escape extremamente massivas existem, então seus primos menores também deveriam existir, porque as observações das ondas gravitacionais mostram que algumas dessas partículas de escape se unem com spins opostos, criando um poderoso impulso. Eles são rápidos o suficiente para viajar entre galáxias.
Portanto, buracos negros descontrolados que destroem galáxias e entre galáxias são um novo componente do nosso universo extraordinário. Não é impossível que um humano apareça no nosso sistema solar com consequências potencialmente catastróficas.
Não deveríamos perder o sono com esta descoberta. Muito improvável. É apenas outra maneira pela qual a história do nosso universo está ficando mais rica e emocionante do que antes.
