Upgrade to Pro — share decks privately, control downloads, hide ads and more …

Buracos Negros

Rodrigo Nemmen
September 26, 2015

Buracos Negros

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

Rodrigo Nemmen

September 26, 2015
Tweet

More Decks by Rodrigo Nemmen

Other Decks in Education

Transcript

  1. Rodrigo Nemmen
    Universidade de São Paulo
    26 de Setembro 2015
    IAG CEU
    Buracos Negros
    rodrigonemmen.com
    @nemmen
    Crédito: NatGeo

    View Slide

  2. Rodrigo Nemmen
    Universidade de São Paulo
    26 de Setembro 2015
    IAG CEU
    Buracos Negros
    rodrigonemmen.com
    @nemmen
    Crédito: NatGeo

    View Slide

  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

    View Slide

  4. View Slide

  5. View Slide

  6. O governo brasileiro anunciou um pacote de
    contenção de gastos de US$7bi para tapar um
    imenso buraco negro na economia

    View Slide

  7. “O Enigma do
    Horizonte”
    1997

    View Slide

  8. Créditos: Paramount, Golar, Impact Pictures

    View Slide

  9. Créditos: Paramount, Golar, Impact Pictures

    View Slide

  10. Créditos: Paramount, Golar, Impact Pictures

    View Slide

  11. Créditos: Paramount, Golar, Impact Pictures

    View Slide

  12. Jornada nas
    Estrelas
    2009

    View Slide

  13. Créditos: Paramount Pictures, Spyglass
    Entertainment, Bad Robot

    View Slide

  14. Créditos: Paramount Pictures, Spyglass
    Entertainment, Bad Robot

    View Slide

  15. Definição: Uma região do espaço
    onde a velocidade de escape
    excede a velocidade da luz
    O que é um buraco negro?

    View Slide

  16. Definição: Velocidade necessária
    para escapar da atração
    gravitacional de um objeto
    Velocidade de escape

    View Slide

  17. Crédito: Hubblesite
    Velocidade de escape depende da gravidade do
    objeto

    View Slide

  18. View Slide

  19. View Slide

  20. View Slide

  21. View Slide

  22. View Slide

  23. View Slide

  24. View Slide

  25. View Slide

  26. Velocidade de
    escape na Terra:
    11 quilômetros
    por segundo

    View Slide

  27. Velocidade de
    escape na Terra:
    11 quilômetros
    por segundo
    Quanto menor um astro, maior a velocidade de escape

    View Slide

  28. Qual é o limite de velocidade no universo?

    View Slide

  29. Qual é o limite de velocidade no universo?

    View Slide

  30. Qual é o limite de velocidade no universo?
    300.000
    Km/s
    Velocidade
    da luz:

    View Slide

  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

    View Slide

  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

    View Slide

  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

    View Slide

  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

    View Slide

  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

    View Slide

  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

    View Slide

  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

    View Slide

  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

    View Slide

  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

    View Slide

  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

    View Slide

  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

    View Slide

  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

    View Slide

  43. Qual a estrutura de
    um buraco negro?

    View Slide

  44. Horizonte de eventos

    View Slide

  45. Horizonte de eventos

    View Slide

  46. Thorne; W. W. Norton & Company;
    Double Negative visual FX team

    View Slide

  47. Thorne; W. W. Norton & Company;
    Double Negative visual FX team

    View Slide

  48. Thorne; W. W. Norton & Company;
    Double Negative visual FX team

    View Slide

  49. Thorne; W. W. Norton & Company;
    Double Negative visual FX team

    View Slide

  50. Buracos negros não sugam tudo ao seu redor: apenas o
    que está suficientemente próximo da sua superfície

    View Slide

  51. Buracos negros não sugam tudo ao seu redor: apenas o
    que está suficientemente próximo da sua superfície

    View Slide

  52. Como nascem os
    buracos negros?

    View Slide

  53. View Slide

  54. View Slide

  55. View Slide

  56. View Slide

  57. View Slide

  58. View Slide

  59. View Slide

  60. View Slide

  61. Quais os tipos de
    buracos negros?

    View Slide

  62. Duas populações de buracos negros
    Supermassivos
    106-1010 massas solares
    um no núcleo de cada galáxia

    View Slide

  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

    View Slide

  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

    View Slide

  65. 1 ano-luz = 9 trilhões de km
    = 60.000 a distância Terra-Sol
    X
    25.000 anos-luz
    de distância
    Sistema
    Solar

    View Slide

  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.

    View Slide

  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.

    View Slide

  68. Quão grandes eles
    são?

    View Slide

  69. Raio de um buraco negro:

    View Slide

  70. Se a Terra virasse um buraco
    negro, qual o tamanho?
    R = 6367 km R = ??

    View Slide

  71. View Slide

  72. Buraco negro com a massa
    do Sol: 300000 MTerra
    Raio = 3 km

    View Slide

  73. Buraco negro
    Massa = 109 Sóis
    Buraco
    negro
    Raio = 10 U.A.

    View Slide

  74. Buraco negro
    Massa = 109 Sóis
    Buraco
    negro
    Raio = 10 U.A.

    View Slide

  75. Como “enxergamos”
    os buracos negros?

    View Slide

  76. View Slide

  77. View Slide

  78. View Slide

  79. View Slide

  80. Crédito: ESO
    Discos de acreção ao redor dos buracos negros:
    emitem intensa luz

    View Slide

  81. Crédito: ESO
    Discos de acreção ao redor dos buracos negros:
    emitem intensa luz

    View Slide

  82. Crédito: ESO

    View Slide

  83. Galáxias ativas

    View Slide

  84. Crédito: BBC
    Viagem a um buraco negro supermassivo
    no centro de uma galáxia “ativa”

    View Slide

  85. View Slide

  86. Quasares: Galáxias “hiperativas”, buracos
    negros super-alimentados
    Telescópio Espacial Hubble (NASA) - Óptico/Ultravioleta

    View Slide

  87. antes de cruzar o
    horizonte de eventos
    depois de
    cruzar o
    horizonte de
    eventos

    View Slide

  88. antes de cruzar o
    horizonte de eventos
    depois de
    cruzar o
    horizonte de
    eventos

    View Slide

  89. antes de cruzar o
    horizonte de eventos
    depois de
    cruzar o
    horizonte de
    eventos

    View Slide

  90. Crédito: NatGeo
    Buraco negro no olho de “tornados
    magnéticos” que produzem jatos de partículas

    View Slide

  91. Crédito: NatGeo
    Buraco negro no olho de “tornados
    magnéticos” que produzem jatos de partículas

    View Slide

  92. M87
    Hercules A
    3C 31
    Fotos de rádio galáxias: jatos produzidos
    por buracos negros supermassivos

    View Slide

  93. Crédito: NASA GSFC

    View Slide

  94. View Slide

  95. “Galáxia da Morte” 3C321 atirando contra a galáxia
    vizinha
    Evans et al. 2007
    3C321

    View Slide

  96. Impacto dos buracos
    negros no universo

    View Slide

  97. Credit: NASA
    Tombesi et al. 2015, Nature
    Ejeções dos buracos negros supermassivos:
    afetam o destino das suas galáxias hospedeiras

    View Slide

  98. Credit: NASA
    Tombesi et al. 2015, Nature
    Ejeções dos buracos negros supermassivos:
    afetam o destino das suas galáxias hospedeiras

    View Slide

  99. View Slide

  100. View Slide

  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

    View Slide

  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, ...

    View Slide

  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

    View Slide

  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
    [email protected]

    View Slide

  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
    [email protected]

    View Slide

  106. View Slide

  107. Director’s Cut

    View Slide

  108. Gravidade
    Pressão
    Buracos negros se formam a partir do colapso
    gravitacional das estrelas

    View Slide

  109. Massa > 3 M
    Sol

    View Slide

  110. Colapso
    gravitacional
    Massa > 3 M
    Sol

    View Slide

  111. Supernova
    Colapso
    gravitacional
    Massa > 3 M
    Sol

    View Slide

  112. Supernova
    Colapso
    gravitacional
    Buraco
    negro
    Massa > 3 M
    Sol

    View Slide