Buracos Negros

Aula sobre buracos negros (1 hora). Descrevo o que são buracos negros, como nascem e o seu papel no universo.

Transcript

1. Rodrigo Nemmen Universidade de São Paulo 26 de Setembro 2015 IAG CEU Buracos Negros rodrigonemmen.com @nemmen Crédito: NatGeo
2. Rodrigo Nemmen Universidade de São Paulo 26 de Setembro 2015 IAG CEU 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 @astrorho
6. O governo brasileiro anunciou um pacote de contenção de gastos de US$7bi para tapar um imenso buraco negro na economia
7. “O Enigma do Horizonte” 1997
8. Créditos: Paramount, Golar, Impact Pictures
9. Créditos: Paramount, Golar, Impact Pictures
10. Créditos: Paramount, Golar, Impact Pictures
11. Créditos: Paramount, Golar, Impact Pictures
12. Jornada nas Estrelas 2009
13. Créditos: Paramount Pictures, Spyglass Entertainment, Bad Robot
14. Créditos: Paramount Pictures, Spyglass Entertainment, Bad Robot
15. Definição: Uma região do espaço onde a velocidade de escape excede a velocidade da luz O que é um buraco negro?
16. Definição: Velocidade necessária para escapar da atração gravitacional de um objeto Velocidade de escape
17. Crédito: Hubblesite Velocidade de escape depende da gravidade do objeto
26. Velocidade de escape na Terra: 11 quilômetros por segundo
27. Velocidade de escape na Terra: 11 quilômetros por segundo Quanto menor um astro, maior a velocidade de escape
28. Qual é o limite de velocidade no universo?
29. Qual é o limite de velocidade no universo?
30. Qual é o limite de velocidade no universo? 300.000 Km/s Velocidade da luz:
31. 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
32. 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
33. 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
34. 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
35. 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
36. 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
37. 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
38. 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
39. 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
40. 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
41. 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
42. 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
43. Qual a estrutura de um buraco negro?
44. Horizonte de eventos
45. Horizonte de eventos
46. Thorne; W. W. Norton & Company; Double Negative visual FX team
47. Thorne; W. W. Norton & Company; Double Negative visual FX team
48. Thorne; W. W. Norton & Company; Double Negative visual FX team
49. Thorne; W. W. Norton & Company; Double Negative visual FX team
50. Buracos negros não sugam tudo ao seu redor: apenas o que está suficientemente próximo da sua superfície
51. Buracos negros não sugam tudo ao seu redor: apenas o que está suficientemente próximo da sua superfície
52. Como nascem os buracos negros?
61. Quais os tipos de buracos negros?
62. Duas populações de buracos negros Supermassivos 106-1010 massas solares um no núcleo de cada galáxia
63. Duas populações de buracos negros Supermassivos 106-1010 massas solares um no núcleo de cada galáxia 5-20 massas solares ~107 por galáxia Estelares
64. 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
65. 1 ano-luz = 9 trilhões de km = 60.000 a distância Terra-Sol X 25.000 anos-luz de distância Sistema Solar
66. 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.
67. 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.
68. Quão grandes eles são?
69. Raio de um buraco negro:
70. Se a Terra virasse um buraco negro, qual o tamanho? R = 6367 km R = ??
72. Buraco negro com a massa do Sol: 300000 MTerra Raio = 3 km
73. Buraco negro Massa = 109 Sóis Buraco negro Raio = 10 U.A.
74. Buraco negro Massa = 109 Sóis Buraco negro Raio = 10 U.A.
75. Como “enxergamos” os buracos negros?
80. Crédito: ESO Discos de acreção ao redor dos buracos negros: emitem intensa luz
81. Crédito: ESO Discos de acreção ao redor dos buracos negros: emitem intensa luz
82. Crédito: ESO
83. Galáxias ativas
84. Crédito: BBC Viagem a um buraco negro supermassivo no centro de uma galáxia “ativa”
86. Quasares: Galáxias “hiperativas”, buracos negros super-alimentados Telescópio Espacial Hubble (NASA) - Óptico/Ultravioleta
87. antes de cruzar o horizonte de eventos depois de cruzar o horizonte de eventos
88. antes de cruzar o horizonte de eventos depois de cruzar o horizonte de eventos
89. antes de cruzar o horizonte de eventos depois de cruzar o horizonte de eventos
90. Crédito: NatGeo Buraco negro no olho de “tornados magnéticos” que produzem jatos de partículas
91. Crédito: NatGeo Buraco negro no olho de “tornados magnéticos” que produzem jatos de partículas
92. M87 Hercules A 3C 31 Fotos de rádio galáxias: jatos produzidos por buracos negros supermassivos
93. Crédito: NASA GSFC
95. “Galáxia da Morte” 3C321 atirando contra a galáxia vizinha Evans et al. 2007 3C321
96. Impacto dos buracos negros no universo
97. Credit: NASA Tombesi et al. 2015, Nature Ejeções dos buracos negros supermassivos: afetam o destino das suas galáxias hospedeiras
98. Credit: NASA Tombesi et al. 2015, Nature Ejeções dos buracos negros supermassivos: afetam o destino das suas galáxias hospedeiras
101. 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
102. 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, ...
103. 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
104. 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
105. 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
107. Director’s Cut
108. Gravidade Pressão Buracos negros se formam a partir do colapso gravitacional das estrelas
109. Massa > 3 M Sol
110. Colapso gravitacional Massa > 3 M Sol
111. Supernova Colapso gravitacional Massa > 3 M Sol
112. Supernova Colapso gravitacional Buraco negro Massa > 3 M Sol