Quasares

RKA4JL - Olá! Bem-vindos a mais uma aula da Khan Academy Brasil. O que eu quero fazer neste vídeo é falar um pouco sobre quasares. Essa é a abreviação de "fonte de rádio quase estelar" e este nome é apenas um subproduto da primeira observação de quasares, porque tudo o que parecia era esse tipo de fonte pontual de radiação eletromagnética, principalmente na parte do rádio do espectro. É por isso que os chamamos de fontes de rádio quase estelares. Agora sabemos que eles não são nem estrelas nem mesmo quase estrelas e, na verdade, sua energia principal nem mesmo está sendo liberada na frequência do rádio na faixa do espectro eletromagnético, eles são muito mais energéticos que isso. Os quasares são, na verdade, núcleos ativos das galáxias. Então, vamos pensar um pouco sobre isso. Se tivéssemos um buraco negro supermassivo no centro de uma galáxia, e talvez essa seja a superfície do horizonte de eventos do buraco negro supermassivo. A massa real do buraco negro está no centro desse horizonte de eventos. Se houver matéria passando por este buraco negro, ela será atraída para ele e vai formar um disco que crescerá em torno dele. Esta matéria vai começar a girar em torno deste buraco negro e parte dela, se não tiver velocidade suficiente, vai realmente cair dentro do buraco. Então você tem toda essa matéria rodando em volta do nosso buraco negro. Este é o disco que se acumulou e seu nome é disco de acreção. Assim, à medida que as coisas estão ficando cada vez mais rápidas, que se aproximam cada vez mais desse buraco negro e se chocam umas com as outras mais e mais, a energia potencial gravitacional das coisas caindo lá dentro está sendo transformada em energia real, temperatura real. Então, o que você tem é que as coisas começam a ficar muito, muito quentes perto da superfície. Elas ficam cada vez mais quentes à medida que caem cada vez mais perto desse horizonte de eventos, e tão perto do próprio horizonte de eventos, as coisas são tão intensas que estão liberando radiação eletromagnética de alta frequência, principalmente na parte de raio-x do espectro. Agora eu quero ser muito clara. Tem duas coisas aqui. Uma quando você aprende sobre quasares, ou quando eu lhe mostrei quasares pela primeira vez em um tipo especial sobre nova. Eles fazem você pensar que a radiação está de alguma forma sendo liberada pelo próprio buraco negro e acabaram de dizer que nada pode escapar do horizonte de eventos de um buraco negro, incluindo radiação eletromagnética. Então como isso pode ser emitido pelo buraco negro? A resposta é: está sendo emitido pela matéria no disco de acreção, que ainda não atingiu o horizonte de eventos. Uma vez dentro deste horizonte, qualquer radiação eletromagnética que possa emitir não será mais capaz de escapar do buraco negro, não será capaz de escapar do horizonte de eventos real e tudo isso vem disco de acreção. A outra questão que pode surgir é por que isso sai dessa forma perpendicular e ortogonal ao plano do disco de acreção? No mínimo, a lógica diz que as coisas não vão aparecer na direção do disco de acreção porque serão absorvidas por outras coisas. Na verdade, é isso que fará com que outras coisas esquentem mais perto do horizonte de eventos. Então, qualquer energia que saia nessa direção será absorvida e fará as coisas esquentarem mais. Somente quando você vai quase que perpendicularmente ao plano é que a energia pode ir e se transmitir livremente para o espaço. Para ser bem clara, quasares são as coisas mais luminosas que conhecemos no universo, ou, na verdade, muitos quasares têm luminosidade da ordem de 1 trilhão de sóis. Eles podem ser mais brilhantes do que uma galáxia inteira e isso vem apenas da matéria em torno de uma região bem pequena do espaço, muito menor do que uma galáxia. É o próprio centro, é apenas um núcleo galáctico. Outra coisa interessante sobre quasares, e é isso que dá validade a essa noção de universo em constante mudança, e até mesmo ao próprio Big Bang, é que você tem esses buracos negros supermassivos que podem ter se formado logo após o Big Bang. Agora você pode imaginar que em um estágio inicial do desenvolvimento do universo, poderia ter havido uma grande quantidade de massa que estaria perto desses buracos negros que não tinham a velocidade para escapar deles ou orbitar a redor deles, e então eles começariam a cair no buraco negro. Com o tempo, qualquer coisa que tivesse que cair nele já teria caído. Se imaginar em algum período de tempo futuro você ainda deve ter o buraco negro supermassivo. Mas tudo que você deve ter são coisas orbitando ao redor dele. Isso é realmente o que vemos se olharmos ao nosso redor. Se olharmos para a nossa galáxia, para Via Láctea, nós não vemos muitas coisas caindo dentro dele. A Via Láctea tem um núcleo ativo. Não é, no momento, um quasar, o centro da Via Láctea. O buraco negro supermassivo não está digerindo ou consumindo matéria, mas você pode imaginar que há algum tempo, no passado da Via Láctea, pode ter havido muita matéria que não tinha velocidade necessária para ser capaz de orbitar. Assim, foi consumida, e ao ser consumida, emitiria toda essa radiação de raios X e poderia ser observada como um quasar. Isso é realmente o que observamos: os quasares mais próximos. Nós observamos mais de 200 mil quasares que estão na ordem de 780 milhões de anos-luz de distância. O que isso significa? Que não observamos quasares a menos de 700 milhões de anos-luz. Quando olhamos mais de perto partes do universo... Deixe-me desenhar. Vamos dizer que este é o universo observável e estes somos nós. Nós só começamos a observar quasares a uma certa distância de nós. Essa distância também significa um certo tempo no passado porque a luz levou 780 milhões de anos para chegar até nós e a maioria dos quasares está a mais de três bilhões de anos-luz de distância, o que indica que eles só existiram há mais de três bilhões de anos, em um estágio mais jovem do universo real, quando havia matéria real para esses buracos negros supermassivos consumirem no centro das galáxias. À medida que você se aproxima de nós no tempo, a maior parte dessa matéria foi consumida e temos apenas material orbitando ao redor desses buracos negros supermassivos, que chamamos de galáxias, não observamos mais quasares. Só para dar uma ideia, quero dizer que esses são, como tudo que aprendemos em cosmologia, conceitos diferentes de tudo, distâncias e massas inacreditáveis, brilhos inacreditáveis. Acho que você poderia pensar sobre isso. Mas apenas para dar uma ideia, os quasares mais brilhantes conhecidos devoram cerca de mil massas solares por ano. É essa energia dessa massa que se acumula em torno dele que está gerando toda essa energia. Na verdade, isso tudo aconteceu no passado. Estamos apenas observando isso agora. Pelo que sabemos, o resto do universo se parece bastante com o nosso universo e então realmente não há tantos quasares por aí, embora que, mesmo que a maior parte da matéria já tenha sido consumida, talvez até pelo nosso próprio buraco negro supermassivo no centro da Via Láctea, em algum momento no futuro talvez tenha algum buraco negro que seja capaz de consumir um pouco mais de matéria estelar. Isso pode acontecer em quatro ou cinco bilhões de anos no futuro, quando realmente colidirmos com a Galáxia de Andrômeda. Isso é tudo. Até a nossa próxima aula!