buracos negros estelaresv6

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  • Disciplina: Tpicos de Fsica ContemporneaProfessor: Alexandre C. TortAluno: Jos Luiz dos Santos Matrcula: 109005341

    TEMA:

    Buracos Negros Estelares

    Jos Luiz:13/07/2010

  • Mas o que um buraco negro?

    1/19

    um corpo celeste ondeo valor da velocidade deescape maior que ovalor da velocidade daluz no vcuo?!?!?!?

    Jos Luiz:13/07/2010

  • Origem do nome buraco negro... Em um certo instante de sua exposio,na qual argumentava sobre a possibilidadede o centro de tais objetos ser um objetocolapsado completamente pela gravidade,algum da plateia sugeriu um nome maiscompacto : How about black hole? Comoprocurara desesperadamente por um nomecompacto para descrever aquela situaofsica, Wheeler aceitou-o e passou a adot-looficialmente, no dia 29 de dezembro de 1967,na conferncia realizada na Sociedade (Sigma X Phi Beta Kappa), ... [1]

    Assim, o fsico terico norte-americano JohnArchibald Wheeler (1911-2008) cunhou onome buraco negro.

    Albert Einstein, HidekiYukawa, John Wheeler, Homi

    Bhabha

    John Archibald Wheeler (1911-2008)

    2/19Jos Luiz:13/07/2010

  • Como seria um jogo de vlei sem o efeito dagravidade?

    O efeito da fora da gravidade!

    O Jos Newton da msica do Raul Seixas tem razoao a firmar que se subiu tem que descer ?

    3/19Jos Luiz:13/07/2010

  • Voltemos um pouco no tempo...Qualquer objeto que seja jogado para cima sempre voltar para a Terra?

    Em 1687, O fsico ingls Isaac Newton (1642-1727) apresentou ao mundouma teoria explicando os movimentos dos corpos, onde inclua a interao distncia: a Lei da Gravitao Universal.

    4/19Jos Luiz:13/07/2010

  • Aplicando-se a conservao da energia Lei da Gravitao Universal,obtm-se a expresso de uma velocidade tal que, se o corpo forarremessado para cima com o valor previsto por ela, ele no retornarmais. Essa velocidade denominada de velocidade de escape (vesc).

    O quadrado da velocidade de escape diretamente proporcional massa(M) do corpo celeste e inversamente proporcional ao raio mdio (R) domesmo, conforme expresso acima.

    Concluindo: h sempre um valor de velocidade paravencer a atrao gravitacional de qualquer corpo celeste,dependendo de sua massa M e seu raio R, segundo Newton.

    Continuando...

    Por exemplo:Na Terra, vesc = 40.000 km/h ou 11 km/s, ouseja, se arremessarmos um corpo, aqui naTerra, com uma velocidade de 11 km/s, essecorpo no retornar mais!!!!!Jos Newton tem razo???

    5/19Jos Luiz:13/07/2010

  • Ento...Ao analisarmos e expresso que fornece a velocidade de escape,

    Podemos imaginar um corpo celeste com massa muito grande e raiomuito pequeno, ou seja, densidade muito alta, a velocidade de escapetende a um valor muito alto, mas ainda assim existir esse valor (vesc).

    S restando uma aparato tecnolgico quepudesse realizar esse feito: acelerar atse obter essa velocidade!

    Por exemplo:Se a Terra tivesse o tamanho correspondente ao dafigura ao lado (RT = 1 cm) sem alterar a sua massa,qualquer objeto que tivesse uma velocidade de

    escape de vesc = 3,0 108 m/s, escaparia daatrao gravitacional da Terra.

    6/19Jos Luiz:13/07/2010

  • E para por a?Em 1905, o fsico terico alemo, Albert Einstein (1879-1955), apresentouuma teoria na qual dentre outras consequncias, limitava o valor mximopara a velocidade de qualquer coisa.Esse limite o valor da velocidade da luz no vcuo (c = 3,0 108 m/s) e ateoria a Teoria da Relatividade Restrita (RR).

    7/19

    *

    Jos Luiz:13/07/2010

  • No, Continuando...A RR ainda imps algumas condies Fsica: ao redefinir os conceitos decomo medir o espao (distncia) e intervalo de tempo, entrelaando-os,Einstein alterou os alicerces da Fsica de tal modo a se ter no apenas acinemtica relativstica, mas tambm a dinmica, termodinmica,gravitao, etc. relativsticos.Para Newton, a Lei da Gravitao Universal consiste em uma fora deatrao de ao distncia, conforme figuras abaixo.

    O espao para Newton obedece geometria de Euclides.

    Gravitao para Newton

    8/19Jos Luiz:13/07/2010

  • Atualmente!!!Para Einstein, a Lei da Gravitao Universal, denominada de Teoriada Relatividade Geral (RG), publicada em 1915, consiste em umamodificao da geometria do espao, no sendo plano, conforme adotaraNewton, mas sim curvo obedecendo a uma nova geometria, conforme figurasabaixo.

    Os objetos movem-se no espaotempo que encurvado devido a presenade um corpo massivo, descrevem naturalmente curvas sem ter anecessidade de uma fora central de ao distncia para desvi-los!!!!

    O espao para Einstein obedecia geometria (espaotempo curvo)

    de Riemann.

    Gravitao para Einstein

    Com isso, surge uma pergunta!!!!9/19

    O espao para Newton obedece geometria (espao plano) de Euclides.

    Gravitao para Newton

    Jos Luiz:13/07/2010

  • Qual a pergunta?O espao obedece geometria (plana) de Euclides ou geometria (curva) de Riemann?

    Para Einstein era um argumento terico utilizado na RG (intuio?), faltando assimuma comprovao experimental, o que foi conseguido no cu do Brasil eagradecido pelo prprio Einstein que, em retribuio ao artigo escrito por LlioGama (1892 1981), pesquisador do Observatrio Nacional, sobre a importncia doregistro do eclipse em Sobral, Cear no ano de 1919. Einstein escreveu:

    A pergunta que minha mente formulou foi respondida pelo ensolarado cu doBrasil [2]

    Albert Einstein, 1925

    Acampamento em Sobral para observao do Eclipsedo Sol, em 29 de maio de 1919.

    Eclipse de 29.05.1919.

    10/19Jos Luiz:13/07/2010

  • um tipo simples de buraco negro!As solues das equaes de Einstein apresentadas na RG, divulgada em 1915,do margem a diversas solues, dentre elas a de Karl Schwarzschild (1873-1916) que a apresentou em 1916 com as seguintes condies: Uma esfera de massa M imvel no espao vazio e isotrpico.Sem carga eltrica.Onde em sua soluo define-se: (Se quiser saber um pouco mais)

    , em que c a velocidade da luz no vcuo; G a constante

    gravitacional; r* o raio do centro de massa a pontos crticos e M a massadesse corpo. Com uma simples algebrada:

    11/19

    Obtm-se:

    Surge outra pergunta:Pode a velocidade de escape para qualquer objeto ser igual ac (velocidade da luz no vcuo), com a limitao imposta pelarelatividade restrita (RR)?!?!?!?!*

    que se parece com:

    Jos Luiz:13/07/2010

    Podemos interpretar a soluo de Schwarzschild como umexpresso para o valor da velocidade de escape (vesc).

    Karl Schwarzschild (1873-1916)

  • imvel.

    R

    um pouco mais!

    12/19

    No tem como conciliar! Experimentos evidenciam a condio imposta para olimite de velocidade em c (previsto na RR) e a soluo de Schwarzschild paraas equaes da RG est correta para as condies adotadas. Observe asituao abaixo:

    Como conciliar qualquer valor de velocidade de escape (vesc), conforme a Lei daGravitao Universal de Newton, com o limite imposto pela RR de Einstein?

    RS =

    RS denominado de raiode Schwarzschild, onde:

    RS denominado pelosastrofsicos como horizonte deeventos, com o limite paraburacos negros (R < RS)

    OBS:

    Jos Luiz:13/07/2010

    Se a massa Mestiver contida naesfera de raio RS,temos uma situaocrtica!!!!

  • Como se formam os buracos negros?

    Um corpo massivo deforma a geometria do espao a sua volta, de acordo coma RG. Mas como surge esse corpo massivo? Um exemplo est descrito abaixo:

    As nebulosas, Messier 42 e 43, de rion, o caador,so imensas e difusas nuvens de gs e poeira. A M42,localizada na bainha da espada do caador anebulosa mais brilhante no cu, sendo visvel a olhonu, o berrio de estelas mais prximo da Terra.Aparece no cu como um borro de luz, a umadistncia de aproximadamente 1.500 anos-luz daTerra.

    13/19rionJos Luiz:13/07/2010

  • Ento...Nessas regies h gs ionizado, tomos ou molculas carregadoseletricamente, podem emitir luz.

    Quando o campo gravitacional tem pouca intensidade, a Lei GravitaoUniversal (Newton) uma boa aproximao da Relatividade Geral (Einstein).Assim, nessas regies onde o campo gravitacional tem pouca intensidade,podemos utilizar Newton, onde matria atrai matria, condensando essamassa gasosa que, por sua vez, com esse acrscimo de massa, passa a atrairmais ons (matrias). E assim...

    14/19

    Assim nascem as estrelas!!!!!!Jos Luiz:13/07/2010

  • A figura compara os diferentes ciclos evolutivos das estrelas. Na partecentral uma nebulosa d origem a estrelas com diferentes massas. Na parteesquerda da figura est representado o ciclo evolutivo de uma estrela depequena massa (como o Sol), que terminar a sua vida como uma an branca.Na parte direita est representado o ciclo de vida de uma estrela de grandemassa que pode terminar a sua vida como uma estrela de nutrons ou umburaco negro.

    Esquematicamente?

    15/19Jos Luiz:13/07/2010

  • Compare o tamanho de uma Gigante vermelhacom a nossa estrela, o Sol.

    Resumidamente:

    16/19

    Se M0 < 3 Msolar e aps BUUMMM< 1,4 Msolar An Branca.

    Se M0 > 3 Msolar eaps BUUMM,sobrar umcaroo

    Mcaroo< 2 Msolar estrela de Nutrons.

    Mcaroo> 2 Msolar buraco negro.

    GIGANTE VERMELHA

    O disco de acreso ele deve ter dimenses pequenas da ordem demilisegundos-luz para os estelares e dias-luz para os supermassivosno centro das galxias. [5]

    Jos Luiz:13/07/2010

  • http://pt.wikipedia.org/wiki/Karl_Schwarzschild http://scienzapertutti.lnf.infn.it/biografie/schwarzschild-bio.html

    Quem foi Schwarzschild?

    Evidncias de buraco negros:http://www.if.ufrgs.br/~thaisa/bn/evid_estelares.htmhttp://www.if.ufrgs.br/~thaisa/bn/evid_bn_agns.htmhttp://www.observatorio.ufmg.br/pas19.htmhttp://oglobo.globo.com/blogs/mulherdasestrelas/posts/2010/04/11/grandes-expl