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Pode haver vida em torno de um buraco negro? 3 Características que podem confirma isso.

Uma nova pesquisa sugere que as ‘zonas Cachinhos Dourados’, onde os planetas podem ter as condições perfeitas de vida, podem existir perto de buracos negros supermassivos.

A Terra está com problemas. Safras morrendo e tempestades de poeira mortais estão colocando o planeta sob pressão, deixando a raça humana com grande necessidade de um novo lar.

Em uma tentativa desesperada de encontrar um, uma equipe de bravos astronautas liderados por Joseph Cooper se aventuram em um buraco de minhoca perto de Saturno, emergindo a anos-luz de distância no planeta de Miller – um mundo oceânico orbitando um buraco negro supermassivo conhecido como Gargantua.

Assim vai o enredo do épico interestelar de Hollywood de 2014 . Mas de acordo com pesquisas recentes, essa ideia pode não ser tão rebuscada quanto parece à primeira vista.

A capacidade de localizar outros planetas no espaço fez um progresso impressionante no último quarto de século. Agora sabemos de mais de 4.000 exoplanetas – mundos além do nosso Sistema Solar orbitando estrelas distantes.

Para aqueles que procuram por vida extraterrestre , a sabedoria convencional diz que devemos procurar a Terra 2.0; um planeta como o nosso, orbitando a uma distância segura e quente de uma estrela semelhante ao Sol. Só lá encontraremos o que a vida precisa: água.

Em contraste com as estrelas que dão vida, os buracos negros são vistos como arautos da morte e da destruição. Eles se formam quando grandes estrelas morrem e sua atração gravitacional é tão extrema que agem como gigantescos alçapões cósmicos. Caia e você será dilacerado sem chance de fuga. Isso dificilmente parece ser o cenário ideal para a vida se desenvolver, mas será que estamos perdendo um truque?

Planetas buraco negro

Keiichi Wada , do Observatório Astronômico Nacional do Japão, pensa assim. Ele trabalha com a física de buracos negros, mas se juntou a colegas que pesquisam a formação de planetas para ver se a ideia é plausível.

“Os dois campos [formação de planetas e buracos negros] são tão diferentes que geralmente não há interação entre eles”, diz Wada. Eles começaram a mudar isso combinando seus conhecimentos para modelar a formação de planetas em torno de buracos negros supermassivos, assim como Gargantua em Interestelar .

Os planetas se formam ao redor das estrelas quando a gravidade começa a reunir grãos de poeira em pequenas bolas, que então colidem gradualmente entre si para formar objetos cada vez maiores. Wada e sua equipe queriam ver se isso poderia acontecer em torno de um buraco negro.

Seu modelo, publicado em novembro de 2019, mostra que a distâncias suficientes do buraco negro – pelo menos 10 anos-luz de distância – o ambiente gravitacional é estável o suficiente para os planetas se formarem da mesma maneira que em torno de estrelas como o nosso Sol .

“Este é o primeiro estudo que afirma a possibilidade de formação direta de objetos semelhantes a planetas em torno de buracos negros supermassivos”, diz Wada. “Esperamos mais de 10.000 planetas em torno de um buraco negro supermassivo porque a quantidade total de poeira [lá] é enorme.” São muitos bens cósmicos inexplorados.

Portanto, os planetas podem se formar em torno de buracos negros, mas isso não é garantia de que eles ofereçam um ambiente favorável à vida. Na Terra, os seres vivos são extremamente dependentes da luz e do calor do Sol para sobreviver. Sem o brilho de uma estrela, a vida ao redor de um buraco negro provavelmente precisaria de uma fonte alternativa de energia.

Felizmente, isso pode não ser muito difícil de acontecer. De acordo com um artigo publicado pelo Dr. Jeremy Schnittman da NASA em outubro de 2019, uma característica de muitos buracos negros – o disco de acreção – pode representar o Sol .

O disco de acreção é efetivamente uma faixa plana de material enfileirado ao redor do buraco negro esperando para ser devorado. Conforme o material desce em espiral no esquecimento, ele acaba viajando incrivelmente rápido e emite grandes quantidades de energia antes de desaparecer além do ponto sem volta.

“Todos os buracos negros que conhecemos têm discos de acreção e são incrivelmente brilhantes”, diz Schnittman. De acordo com seus cálculos, coloque um planeta à distância certa do buraco negro e o disco de acreção teria o mesmo tamanho e brilho que o Sol em nosso céu. “Seria muito semelhante ao nosso Sistema Solar ”, diz ele.

O céu diurno em tal planeta pode ser familiar, mas o céu noturno seria tudo menos isso. Os centros das galáxias onde normalmente residem buracos negros supermassivos estão tão abarrotados de estrelas que, de acordo com Schnittman, o céu noturno seria 100.000 vezes mais brilhante que o nosso.

No entanto, essas estrelas não estão bem espalhadas pelos céus. A gravidade do buraco negro acelera o planeta a velocidades tão elevadas que a luz das estrelas parece vir de um único ponto à sua frente que é menor que o sol. “É como dirigir na chuva”, diz Schnittman. Imagine uma nave espacial atingindo a velocidade de dobra em um filme de ficção científica. “Certamente ficaria espetacular.”

Há um problema, entretanto, com um planeta sendo aquecido por um disco de acreção. “Eles emitem muito mais radiação ultravioleta e de raios-X do que o Sol”, diz Schnittman. Esse tipo de radiação poderia potencialmente esterilizar um planeta habitável. “Você precisaria de uma atmosfera nublada para bloqueá-lo”, acrescenta.

Mas isso não é impossível, dado o que já sabemos sobre os exoplanetas que encontramos orbitando outras estrelas. “Atmosferas densas e nebulosas parecem ser bastante comuns”, diz ele. Então você pode conseguir se safar sendo como um dia quente e úmido constante aqui na Terra.

Luz de um buraco negro

Dados esses perigos e restrições, pode haver uma maneira mais segura de aquecer os mundos ao redor dos buracos negros: a energia restante do Big Bang . Os astrônomos o chamam de ‘fundo cósmico de microondas’ (CMB), e foi lançado no Universo 380.000 anos após a criação do cosmos.

Segundo o Dr. Pavel Bakala , da Universidade da Silésia, na República Tcheca, ela poderia ocupar o lugar de uma estrela , graças a um efeito chamado de lente gravitacional. Devido à sua enorme massa, os buracos negros distorcem o espaço ao seu redor a tal ponto que atuam como lentes.

Muito parecido com uma lupa pode atear fogo a uma vara focando a luz do Sol, então a extrema gravidade do buraco negro pode concentrar a energia do CMB em um planeta em órbita.

No entanto, Bakala diz que por si só não é suficiente, apontando para o fato de que na Terra fazemos um ciclo durante os períodos do dia e da noite, graças à rotação da Terra. “Isso ajuda a circular a energia pelo planeta”, diz ele.

A trégua da noite é tão importante para um mundo habitável quanto o brilho do dia. Bakala também tem uma solução para esse problema: a sombra do buraco negro. Conforme a luz atravessa o espaço extremamente deformado em torno de um buraco negro, ela cria um anel, com uma área escura – a sombra – dentro dele.

Isso pode ser visto na agora famosa foto de um buraco negro divulgada pelos cientistas por trás do Event Horizon Telescope em abril de 2019. Um planeta que passasse por essa sombra mergulharia na noite. “Isso poderia torná-lo muito semelhante à nossa experiência na Terra”, diz Bakala.

Porém, nem todo buraco negro é adequado. “Você precisa de um buraco negro de rotação muito rápida”, diz Bakala. “Ele precisa estar girando próximo à velocidade da luz.” Isso porque quanto mais devagar um buraco negro gira, mais longe você tem que viajar para alcançar uma órbita estável.

Aventure-se longe demais e você não terá mais o ciclo diurno e noturno fornecido pela radiação cósmica de fundo e pela sombra do buraco negro. Não está fora de questão, principalmente se olharmos para os antigos buracos negros. Quanto mais antigo um buraco negro, maior a chance de ele girar ao engolir coisas.

A idade de um buraco negro não é a única questão relacionada ao tempo a ser considerada ao avaliar se é provável que se encontre vida orbitando um. Os buracos negros mexem com o próprio tempo. Em sua Teoria Geral da Relatividade, Albert Einstein nos disse que o espaço e o tempo estão entrelaçados em um tecido chamado espaço-tempo – o famoso continuum espaço-tempo.

Portanto, um buraco negro não apenas distorce o espaço ao seu redor, mas também o tempo. “O tempo está indo mais devagar lá por um fator de 1.000”, diz Bakala. Isso significa que para cada 1.000 dias que passam na Terra – um pouco mais de três anos – apenas um dia se passa no planeta buraco negro. Este efeito, conhecido como ‘dilatação do tempo’, constitui um ponto importante da trama em Interestelar , com uma hora passando no planeta de Miller a cada sete anos na Terra.

A vida na Terra começou relativamente cedo – nos primeiros meio bilhão de anos ou mais. Para que meio bilhão de anos passasse no planeta buraco negro, o Universo teria que ter 500 bilhões de anos. Na verdade, formou-se há pouco menos de 14 bilhões de anos.

Portanto, se a vida for encontrada no planeta de Miller do mundo real, ela precisaria surgir consideravelmente mais rápido do que aqui.

Rotação do buraco negro

Segundo o Dr. Lorenzo Iorio , do Ministério da Educação, Universidade e Pesquisa da Itália, essa vida teria que enfrentar mais uma dura consequência da Relatividade Geral tão próxima de um monstro gravitacional.

Um buraco negro pode causar estragos na obliquidade de um planeta – o quanto seu eixo de rotação é inclinado em relação à vertical. A obliquidade da Terra é atualmente de pouco mais de 23 ° e é essa inclinação que nos dá as estações – verão quando estamos inclinados em direção ao Sol e inverno quando estamos afastados.

Essa inclinação varia entre 22,1 ° e 24,5 ° ao longo de um ciclo que dura 41.000 anos, conforme somos puxados pela gravidade dos planetas vizinhos. É uma mudança relativamente pequena durante um longo período de tempo e, portanto, temos estações estáveis ​​com variações mínimas de temperatura entre elas.

Em contraste, a obliquidade de um planeta de buraco negro é muito menos estável à medida que se move através do espaço deformado ao redor de seu hospedeiro. “Pode variar várias dezenas de graus em apenas 400 anos”, diz Iorio.

Seus cálculos, publicados em fevereiro de 2020, representam a primeira vez que os efeitos da Relatividade Geral foram levados em conta dessa forma. “É prejudicial para a possibilidade de formas estáveis ​​de vida e civilizações se formarem e crescerem”, diz ele.

Tudo isso não tem sentido, a menos que possamos realmente encontrar planetas orbitando buracos negros. Felizmente, uma missão espacial futura pode muito bem ser adequada. Em 2034, a Agência Espacial Europeia (ESA) está planejando lançar a missão Laser Interferometer Space Antenna (LISA). É um detector incrivelmente sensível para captar ondas gravitacionais – as ondulações criadas à medida que os objetos se movem e distorcem o espaço-tempo.

“LISA será sensível o suficiente para ver um planeta com um buraco negro do tamanho da Terra na Via Láctea”, diz Schnittman. “Para um planeta do tamanho de Júpiter, você está olhando mil vezes mais longe do que isso”, diz ele.

Isso traz outras 50 ou mais galáxias locais para a briga, incluindo Andromeda e Triangulum. Talvez então possamos finalmente saber se esses mundos sem sol e sem estrelas da ficção científica estão realmente lá fora.

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