Como são encontrados os buracos negros?

Os buracos negros têm tanta gravidade que nem a luz pode escapar deles . Se não podemos vê-los e absorver toda a radiação eletromagnética, como podemos encontrá-los?

Para adicionar à resposta de John Conde. De acordo com a página da web da NASA "Buracos negros" , a detecção de buracos negros obviamente não pode ser realizada pela detecção de qualquer forma de radiação eletromagnética diretamente vinda dele (portanto, não pode ser 'vista').

O buraco negro é inferido pela observação da interação com a matéria circundante, na página da Web:

Podemos, no entanto, inferir a presença de buracos negros e estudá-los, detectando seus efeitos em outras matérias próximas.

Isso também inclui a detecção de radiação de raios-X que irradia da matéria acelerando em direção ao buraco negro. Embora isso pareça contraditório com o meu primeiro parágrafo - é preciso notar que isso não é diretamente do buraco negro, mas da interação com a matéria acelerando em sua direção.

Existem muitas, muitas maneiras de fazer isso.

Lentes gravitacionais

Este é de longe o mais conhecido. Já foi mencionado pelos outros, mas vou falar sobre isso.

A luz proveniente de corpos distantes pode ser dobrada pela gravidade, criando um efeito de lente. Isso pode levar a imagens múltiplas ou distorcidas do objeto (várias imagens dão origem a anéis e cruzamentos de Einstein ).

Portanto, se observarmos um efeito de lente em uma região onde não há nenhum corpo maciço visível, provavelmente haverá um buraco negro lá. A alternativa é que estamos olhando através do 'halo' da matéria escura que envolve (e se prolonga) os componentes luminosos de cada galáxia e aglomerado de galáxias ( Veja: Bullet Cluster ). Em escalas suficientemente pequenas (isto é, as regiões centrais das galáxias), isso não é realmente um problema.

(Esta é a impressão artística de uma galáxia passando atrás de uma BH)

Ondas gravitacionais

Buracos negros em rotação e outros sistemas dinâmicos envolvendo buracos negros emitem ondas gravitacionais. Projetos como o LIGO (e eventualmente o LISA ) são capazes de detectar essas ondas. Um dos principais candidatos de interesse do LIGO / VIRGO / LISA é a eventual colisão de um sistema binário de buraco negro.

Redshift

Às vezes, temos um buraco negro em um sistema binário com uma estrela. Nesse caso, a estrela orbitará o baricentro comum.

Se observarmos a estrela com cuidado, sua luz será desviada para vermelho quando estiver se afastando de nós, e mudada para azul quando estiver vindo em nossa direção. A variação no desvio para o vermelho sugere rotação e, na ausência de um segundo corpo visível, geralmente podemos concluir que existe um buraco negro ou uma estrela de nêutrons lá.

Propostas Salpeter-Zel'dovitch / Zel'dovitch-Novikov

Indo um pouco da história aqui, Salpeter e Zel'dovitch propuseram independentemente que pudéssemos identificar buracos negros causados ​​por ondas de choque nas nuvens de gás. Se um buraco negro passa por uma nuvem de gás, os gases na nuvem serão forçados a acelerar. Isso emitirá radiação (principalmente raios X), que podemos medir.

Uma melhoria nisso é a proposta de Zel'dovitch-Novikov, que analisa buracos negros em um sistema binário com uma estrela. Parte dos ventos solares da estrela será sugada para o buraco negro. Essa aceleração anormal dos ventos levará novamente a ondas de choque de raios-X.

Este método (mais ou menos) levou à descoberta do Cyg X-1

Giroscópios cósmicos

Cyg A é um exemplo disso. Buracos negros em rotação agem como giroscópios cósmicos - eles não mudam facilmente sua orientação.

Na seguinte imagem de rádio de Cyg A, vemos esses jatos fracos de gás emanando do ponto central:

Esses jatos têm centenas de milhares de anos-luz - mas são muito retos. Descontinuado, mas reto. Qualquer que seja o objeto que esteja no centro, ele deve ser capaz de manter sua orientação por muito tempo.

Esse objeto é um buraco negro giratório.

Quasares

Pensa-se que a maioria dos quasares seja alimentada por buracos negros. Muitas (se não todas) as explicações candidatas para seu comportamento envolvem buracos negros com discos de acréscimo, por exemplo, o processo de Blandford-Znajek .

Um buraco negro também pode ser detectado pela forma como inclina a luz à medida que vários corpos se movem atrás dele. Esse fenômeno é chamado de lente gravitacional e é a previsão mais visualmente impressionante da teoria da relatividade geral de Einstein.

Esta imagem mostra a geometria das lentes gravitacionais. A luz dos objetos luminosos de fundo é dobrada devido à distorção do espaço-tempo na presença de massa (aqui, o ponto vermelho poderia ser o buraco negro em questão):

Os astrônomos descobriram a existência de um buraco negro supermassivo no centro de nossa própria Via Láctea e foram apelidados de Sagitário A * .

Ao longo de um período de dez anos, as trajetórias de um pequeno grupo de estrelas foram rastreadas, e a única explicação para seu rápido movimento é a existência de um objeto altamente compacto com massa de cerca de 4 milhões de sóis. Dadas as escalas de massa e distância envolvidas, a conclusão é que deve ser um buraco negro.

Uma maneira é seguir Gamma Ray Bursts . Quando um buraco negro se alimenta de gás circundante ou engole uma estrela que se aproximou demais, geralmente emitem rajadas de raios gama, que são muito energéticas e fáceis de detectar (embora não durem muito).

No caso de buracos negros super maciços , eles estão aparentemente no centro de todas as galáxias médias e grandes. Faz onde parecer bastante fácil.

Todas as quatro respostas dadas antes desta são muito boas e se completam; encontrar um objeto que orbita o objeto de destino também permite calcular a massa do objeto de destino.

A matéria que cai em um buraco negro é acelerada em direção à velocidade da luz. À medida que é acelerada, a matéria se decompõe em partículas subatômicas e radiação intensa, isto é, raios X e raios gama. Um buraco negro em si não é visível, mas a luz (principalmente raios-X, raios gama) da matéria infalível que é acelerada e dividida em partículas é visível.

Olhando em direção ao centro de nossa galáxia, o telescópio espacial de raios X Chandra observou vários buracos negros além de Sgr A *, indiretamente, captando a forte radiação da matéria infalente que se inflama enquanto engolem alguma coisa; depois, os buracos negros voltam a escurecer se não houver mais nada para assimilar nas proximidades;

http://chandra.harvard.edu/press/05_releases/press_011005.html

Aqui você pode ver parte disso queimando no enxame de buracos negros perto do centro da nossa galáxia.

Métodos para detectar buracos negros (que não são realmente buracos ou singularidades, pois possuem massa, raio, rotação, carga e, portanto, densidade, que varia com o raio, consulte http://en.wikipedia.org/wiki/Schwarzschild_radius ).

• para detectar passivamente um buraco negro (estelar ou supermassivo), procure / aguarde explosões de radiação fortes, que ocorrem esporadicamente, depois faça um acompanhamento com observações para ver se você pegou um grb (explosão de raios gama) de um buraco negro real ou apenas de um branco estrela anã ou nêutron fazendo uma nova periódica;

• para detectar ativamente um buraco negro, procure lentes gravitacionais, que são um efeito contínuo, ou estrelas que orbitam em alta velocidade em torno de um ponto aparentemente vazio no espaço, como S2 a 5000 + km / s, em torno de Sgr A *

http://en.wikipedia.org/wiki/S2_(star)

Mas não sobrará nada para ver o que a causou; melhor ter algumas observações desse ponto no céu antes que aconteça.