Aula sobre buracos negros

Palestra ministrada no Curso de Extensão Universitária: Astronomia - uma visão geral, para professores dos Ensinos Fundamental e Médio e também para alunos de licenciatura.

Transcript

1. Rodrigo Nemmen IAG USP Buracos Negros rodrigonemmen.com @nemmen Crédito: NatGeo
2. Rodrigo Nemmen IAG USP Buracos Negros rodrigonemmen.com @nemmen Crédito: NatGeo
3. Universidade de São Paulo (USP) Instituto de Astronomia, Geofísica e Ciências Atmosféricas (IAG) 30 professores ~30 pós-doutores ~60 alunos de pós-graduação Estrelas Galáxias Planetas Buracos negros Cosmologia rodrigonemmen.com @nemmen
4. Como nascem os buracos negros?
13. Crédito: CMSO O ciclo de vida das estrelas Estrelas parecidas com o Sol M ~ 1MSol Estrelas de alta massa M ~ 10MSol
16. O governo brasileiro anunciou um pacote de contenção de gastos de US$7bi para tapar um imenso buraco negro na economia
18. Rodrigo @Nemmen IAG USP A Ciência do Filme Interestelar 27 de Junho 2015 Parque Cientec
19. “O Enigma do Horizonte” 1997
20. Créditos: Paramount, Golar, Impact Pictures
21. Créditos: Paramount, Golar, Impact Pictures
22. Créditos: Paramount, Golar, Impact Pictures
23. Créditos: Paramount, Golar, Impact Pictures
24. Jornada nas Estrelas 2009
25. Créditos: Paramount Pictures, Spyglass Entertainment, Bad Robot
26. Créditos: Paramount Pictures, Spyglass Entertainment, Bad Robot
27. Definição: Uma região do espaço onde a velocidade de escape excede a velocidade da luz O que é um buraco negro?
28. Definição: Velocidade necessária para escapar da atração gravitacional de um objeto Velocidade de escape
29. Crédito: Hubblesite Velocidade de escape depende da gravidade do objeto
38. Velocidade de escape na Terra: 11 quilômetros por segundo
39. Velocidade de escape na Terra: 11 quilômetros por segundo Quanto menor um astro, maior a velocidade de escape
40. Qual é o limite de velocidade no universo?
41. Qual é o limite de velocidade no universo?
42. Qual é o limite de velocidade no universo? 300.000 Km/s Velocidade da luz:
43. O que é um buraco negro? Objeto suficientemente pesado e compacto tal que a velocidade de escape é maior que a velocidade da luz Uma vez dentro, nada escapa
44. O que é um buraco negro? Objeto suficientemente pesado e compacto tal que a velocidade de escape é maior que a velocidade da luz Uma vez dentro, nada escapa
45. O que é um buraco negro? Objeto suficientemente pesado e compacto tal que a velocidade de escape é maior que a velocidade da luz Uma vez dentro, nada escapa
46. O que é um buraco negro? Uma vez dentro, nada escapa Objeto suficientemente pesado e compacto tal que a velocidade de escape é maior que a velocidade da luz
47. O que é um buraco negro? Uma vez dentro, nada escapa Objeto suficientemente pesado e compacto tal que a velocidade de escape é maior que a velocidade da luz Sogro Sogra
48. O que é um buraco negro? Uma vez dentro, nada escapa Objeto suficientemente pesado e compacto tal que a velocidade de escape é maior que a velocidade da luz
49. O que é um buraco negro? Uma vez dentro, nada escapa Objeto suficientemente pesado e compacto tal que a velocidade de escape é maior que a velocidade da luz
50. O que é um buraco negro? Uma vez dentro, nada escapa Objeto suficientemente pesado e compacto tal que a velocidade de escape é maior que a velocidade da luz 7x1
51. O que é um buraco negro? Uma vez dentro, nada escapa Objeto suficientemente pesado e compacto tal que a velocidade de escape é maior que a velocidade da luz
52. O que é um buraco negro? Uma vez dentro, nada escapa Objeto suficientemente pesado e compacto tal que a velocidade de escape é maior que a velocidade da luz
53. O que é um buraco negro? Uma vez dentro, nada escapa Objeto suficientemente pesado e compacto tal que a velocidade de escape é maior que a velocidade da luz
54. O que é um buraco negro? Uma vez dentro, nada escapa Objeto suficientemente pesado e compacto tal que a velocidade de escape é maior que a velocidade da luz
55. Qual a estrutura de um buraco negro?
56. Horizonte de eventos
57. Horizonte de eventos
58. Thorne; W. W. Norton & Company; Double Negative visual FX team
59. Thorne; W. W. Norton & Company; Double Negative visual FX team
60. Thorne; W. W. Norton & Company; Double Negative visual FX team
61. Thorne; W. W. Norton & Company; Double Negative visual FX team
62. Buracos negros não sugam tudo ao seu redor: apenas o que está suficientemente próximo da sua superfície
63. Buracos negros não sugam tudo ao seu redor: apenas o que está suficientemente próximo da sua superfície
64. Quais os tipos de buracos negros?
65. Duas populações de buracos negros Supermassivos 106-1010 massas solares um no núcleo de cada galáxia
66. Duas populações de buracos negros Supermassivos 106-1010 massas solares um no núcleo de cada galáxia 5-20 massas solares ~107 por galáxia Estelares
67. Centenas de milhões de buracos negros estelares somente na nossa galáxia Massas ~ 10 M Sol Raios ~ 30 km O BN estelar mais próximo da Terra chama-se V 4641 e está a 1600 anos-luz de distância
68. 1 ano-luz = 9 trilhões de km = 60.000 a distância Terra-Sol X 25.000 anos-luz de distância Sistema Solar
69. 10 dias-luz = 260 bilhões de km buraco negro O centro da Nossa Galáxia hospeda o buraco negro supermassivo mais próximo: Sagitário A* Ghez, Schödel, Genzel et al.
70. massa do buraco negro central = 4✕106 massas solares O centro da Nossa Galáxia hospeda o buraco negro supermassivo mais próximo: Sagitário A* Ghez, Schödel, Genzel et al.
71. Quão grandes eles são?
72. Raio de um buraco negro:
73. Se a Terra virasse um buraco negro, qual o tamanho? R = 6367 km R = ??
75. Buraco negro com a massa do Sol: 300000 MTerra Raio = 3 km
76. Buraco negro Massa = 109 Sóis Buraco negro Raio = 10 U.A.
77. Buraco negro Massa = 109 Sóis Buraco negro Raio = 10 U.A.
78. Como “enxergamos” os buracos negros?
83. Crédito: ESO Discos de acreção ao redor dos buracos negros: emitem intensa luz
84. Crédito: ESO Discos de acreção ao redor dos buracos negros: emitem intensa luz
85. Crédito: ESO
86. Galáxias ativas
87. Crédito: BBC Viagem a um buraco negro supermassivo no centro de uma galáxia “ativa”
89. Quasares: Galáxias “hiperativas”, buracos negros super-alimentados Telescópio Espacial Hubble (NASA) - Óptico/Ultravioleta
90. antes de cruzar o horizonte de eventos depois de cruzar o horizonte de eventos
91. antes de cruzar o horizonte de eventos depois de cruzar o horizonte de eventos
92. antes de cruzar o horizonte de eventos depois de cruzar o horizonte de eventos
93. Crédito: NatGeo Buraco negro no olho de “tornados magnéticos” que produzem jatos de partículas
94. Crédito: NatGeo Buraco negro no olho de “tornados magnéticos” que produzem jatos de partículas
95. M87 Hercules A 3C 31 Fotos de rádio galáxias: jatos produzidos por buracos negros supermassivos
96. Crédito: NASA GSFC
98. “Galáxia da Morte” 3C321 atirando contra a galáxia vizinha Evans et al. 2007 3C321
99. Impacto dos buracos negros no universo
100. Credit: NASA Tombesi et al. 2015, Nature Ejeções dos buracos negros supermassivos: afetam o destino das suas galáxias hospedeiras
101. Credit: NASA Tombesi et al. 2015, Nature Ejeções dos buracos negros supermassivos: afetam o destino das suas galáxias hospedeiras
104. 20 at IAG at IAG • GMT: Giant Magellan Telescope • LLAMA: Large Latin-America Array • CTA mini-array Fermi Chandra GMT CTA ALMA Hubble Gemini Caça de buracos negros no universo Swift
105. 20 at IAG at IAG • GMT: Giant Magellan Telescope • LLAMA: Large Latin-America Array • CTA mini-array Fermi Chandra GMT CTA ALMA Hubble Gemini Caça de buracos negros no universo Swift 5 150 sis, ...
106. Aprisionam luz dentro do horizonte de eventos Rodeados de discos de gás (discos de acreção) Podem ejetar gás! 2 populações: supermassivos e estelares Galáxias ativas: Buracos negros supermassivos no centro alimentados de gás Jatos relativísticos observados nas rádio galáxias Impacto dos buracos negros: Objetos mais brilhantes do universo (quasares e GRBs) Controlam o destino das suas galáxias hospedeiras Sumário: Buracos Negros
107. Astrofísica dos buracos negros: teoria e observações Centaurus A μquasares 4 I.F.Mirabel Fig.1.2 TheBritishjournalNatureannouncedonJuly16,1992thediscoveryofamicroquasarin the Galactic center region [22]. The image shows the synchrotron emission at a radio wavelength 1E1740.7-2942 3C 223 AGN Gamma-ray bursts Oportunidades para alunos de IC, mestrado e doutorado Rodrigo Nemmen rodrigo.nemmen@iag.usp.br
108. Astrofísica dos buracos negros: teoria e observações Centaurus A μquasares 4 I.F.Mirabel Fig.1.2 TheBritishjournalNatureannouncedonJuly16,1992thediscoveryofamicroquasarin the Galactic center region [22]. The image shows the synchrotron emission at a radio wavelength 1E1740.7-2942 3C 223 AGN Gamma-ray bursts Oportunidades para alunos de IC, mestrado e doutorado Rodrigo Nemmen rodrigo.nemmen@iag.usp.br
109. Github Twitter Web E-mail Bitbucket Facebook Blog figshare rodrigo.nemmen@iag.usp.br http://rodrigonemmen.com @nemmen rsnemmen http://facebook.com/rodrigonemmen nemmen http://astropython.blogspot.com http://bit.ly/2fax2cT