O que há no centro da Via Láctea? Neste artigo, diz-se que um buraco negro supermassivo se encontra no centro da galáxia da Via Láctea.

No centro, cercado por 200 a 400 bilhões de estrelas e indetectável ao olho humano e por medições diretas, encontra-se um buraco negro supermassivo chamado Sagitário A *, ou Sgr A *, para abreviar. A Via Láctea tem a forma de uma espiral e gira em torno de seu centro, com longos braços curvados ao redor de um disco ligeiramente abaulado. É em um desses braços perto do centro que o sol e a Terra estão localizados. Os cientistas estimam que o centro galáctico e Sgr A * estão entre 25.000 e 28.000 anos-luz de distância de nós. A galáxia inteira tem cerca de 100.000 anos-luz de diâmetro.

Nós giramos em torno do centro a cada 250 milhões de anos. Possivelmente giramos por causa do BH.

Quando o buraco negro morrer em nossa galáxia, seremos expulsos da órbita giratória?

Espera-se que a forma da galáxia mude, certo? Será uma forma irregular e não esférica?

Presumivelmente, rodamos por causa da BH.

Não. A galáxia está sendo mantida em uma peça devido à sua própria gravidade total. O buraco negro é apenas uma pequena fração disso. Basicamente, o BH não importa.

Quando o buraco negro morre em nossa galáxia

O BH provavelmente será a última coisa que resta da nossa galáxia no final. E, mesmo assim, levará um tempo incrivelmente longo para evaporar. A evaporação de BH para BHs muito grandes é basicamente o processo mais lento que você possa imaginar.

Será alguma forma irregular não esférica?

A galáxia não é esférica. Sua forma é mais parecida com um disco redondo (com algumas irregularidades e algumas características como braços, etc).

Resposta: Não muito

O buraco negro central (BH) da Via Láctea reúne cerca de 5 milhões de sóis, enquanto a galáxia massa 100 bilhões a um trilhão de sóis. Consequentemente, o BH central é praticamente irrelevante para a dinâmica das órbitas estelares, exceto muito perto do centro.

Mas o que você quer dizer com "o buraco negro morre"? Você quer dizer evapora através da radiação Hawking? (Esse é o único processo que sabemos que pode acabar com uma BH, e é tão lento que a galáxia desapareceu há muito tempo antes que o buraco negro central evapore.)

Absolutamente nada resta.

Diz-se que o tempo para a evaporação dos buracos negros estelares excede a meia-vida do próton. Quanto mais os buracos negros galácticos. A propósito, esse tempo está aumentando atualmente, já que até mesmo buracos negros estelares estão crescendo apenas a partir da radiação cósmica de fundo.

O universo deve passar pela fase intermediária dos buracos negros e do espaço vazio antes que isso aconteça.

Para responder a isso, vejamos os próximos bilhões / trilhão / quadrilhão /? anos e tenha uma noção do tamanho de nossa galáxia e seu buraco negro central.

A primeira coisa que acontece relacionada à sua pergunta é que nossa galáxia e Andrômeda colidem e se fundem. Isso acontece em alguns bilhões de anos. Quando as galáxias se fundem, a galáxia combinada existe, mas pode ter uma forma diferente, buracos negros centrais mesclados e estrelas (ou, em alguns casos, até um ou ambos os buracos negros) podem ser lançados para fora da galáxia combinada. Mas a galáxia suportará, de uma forma ou de outra.

Isso ocorre porque uma galáxia não é mantida unida por seu buraco negro central.

Um senso de escala: massa

Em nossa galáxia, o centro de BH tem uma massa de cerca de 4 -4,5 milhões de sóis .

Uma parte maior são as estrelas, o gás e outras matérias bariônicas comuns (algumas centenas de bilhões de estrelas, embora muitas sejam anãs vermelhas e menores que o nosso sol). Estima-se que a matéria comum seja de cerca de 600 bilhões de sóis , ou cerca de 150.000 vezes a massa do buraco negro central.

Mas a maior parte é matéria escura. Explicada de forma simples, mesmo levando em consideração toda a massa acima, a galáxia ainda não seria grande o suficiente para girar. Os cálculos mostram que cerca de 85% de toda a matéria em nossa galáxia é "matéria escura" - um tipo de matéria que não é feita de átomos comuns, mas é suspeita de ser feita de partículas que não podem interagir muito, exceto pela gravidade (portanto não podemos detectá-lo através da radiação, não forma planetas, estrelas ou buracos negros, etc). A matéria escura seria de cerca de 3,5 trilhões de sóis , ou cerca de 850.000 vezes a massa do centro de BH.

Portanto, a massa total (matéria comum + matéria escura) é de cerca de 4 trilhões de sóis ou cerca de um milhão de vezes a massa do buraco negro central .

Uma sensação de escala: diâmetro

Considerando o tamanho, e não a massa, o BH central talvez seja o tamanho da órbita de Urano (cerca de 12 horas-luz de diâmetro ).

A galáxia visível tem cerca de 100.000 anos- luz de diâmetro , ou cerca de 70 milhões de vezes o tamanho de BH.

A extensão do halo da matéria escura é menos certa (e tem menos de uma borda definida), mas, dependendo de qual pesquisa é correta, pode se estender entre 500.000 e 1 milhão de anos-luz de diâmetro , ou algo nesse sentido (da memória), ou um pouco menos de meio bilhão de vezes o tamanho de BH.

Sumário

O BH central contém cerca de um milionésimo (0,0001%) da massa da galáxia e cerca de 2 bilionésimos (0,0000002%) de seu diâmetro.

Portanto, o buraco negro central é realmente, e estranhamente, quase insignificante em termos da estrutura atual de nossa galáxia. Pode ter sido crucial para a formação da galáxia, mas isso foi há muito, muito tempo. Não é a razão atual pela qual giramos, e não é a razão pela qual permanecemos em órbita galáctica. Se ele desaparecesse ou fosse expulso amanhã, nada mudaria, exceto por relativamente poucas estrelas no centro galáctico que orbitam diretamente a BH. Não estamos nem perto daqui. Estamos em um braço espiral.

Em resumo, se o BH central desaparecesse ou deixasse nossa galáxia, nós e nossos descendentes nunca perceberíamos, exceto por uma mudança nas emissões de raios-X daquela região (como detectada pelos radiotelescópios) e algumas muito fracas. estrelas nessa região se movendo de maneira ligeiramente diferente ao longo dos milênios. Isso é tudo.

Mas, como outras respostas explicam, um buraco negro leva um tempo imenso para evaporar; portanto, na realidade, duas coisas acontecerão:

• Em uma escala de tempo de bilhões a trilhões de anos Em algum momento, a fusão da Via Láctea / Andrômeda (ou uma galáxia sucessora) manterá, fundirá ou ejetar sua BH central. Este evento não será um 'fim' para a galáxia ou as estrelas nelas, embora a galáxia combinada provavelmente não tenha uma forma espiral; galáxias mescladas são comuns. A galáxia combinada se acalmará e as coisas continuarão.

• Em uma escala de tempo além da compreensão humana (quatrilhões sobre quatrilhões de anos) Se o nosso universo ainda existe em sua estrutura presente e o modelo padrão e cosmologia padrão são sobre a direita, o BH centro irá , eventualmente evaporar. Mas a galáxia (e todas as galáxias, e a maioria das matérias) terá se decomposto muito, muito, muito antes que isso possa acontecer.

Um buraco negro macroscópico não pode encolher desde que qualquer fonte de radiação (como outras galáxias) esteja à vista. A radiação Hawking é muito fraca; buracos negros são chamados de negros por uma razão. De fato, a radiação Hawking já é superada pela radiação cósmica de fundo de microondas sozinha para buracos negros mais pesados ​​que a lua. Isso é apenas uma função da temperatura: o fundo do universo tem uma temperatura de 2,72 K - para emitir mais radiação do que absorve, o buraco negro deve estar mais quente, o que requer uma massa menor que a da lua . Os buracos negros de massa solar têm uma temperatura baixa na ordem de magnitude 6E-8K. Isso significa que, mesmo na ausência de qualquer matéria que possa absorver e na ausência de qualquer fonte específica de radiação, um buraco negro maciço ainda cresceria, não encolheria.

No caso de Sagitário A *, há muita matéria e radiação ao redor, a saber, nossa galáxia, que acabará por cair no buraco negro, se não for perturbada por um tempo suficientemente longo. O enorme buraco negro super-duper resultante seria super-frio (em torno do E-19K, mais ou menos algumas ordens de magnitude) e poderia alimentar-se mesmo a partir de um fundo de microondas ainda mais frio por um longo tempo. Somente quando tudo foi absorvido ou desapareceu além do horizonte de eventos, ele pode começar a encolher. E como está muito, muito frio, encolherá muito, muito lentamente.

É mais provável que outros eventos precedam essa evaporação. Este artigo descreve como, no futuro distante - digamos, 100 bilhões de anos - a expansão acelerada do universo nos deixará presos na ilha gravitacional do nosso grupo local, porque todo o resto "se expande".

Em algum momento, os buracos negros nesta ilha terão absorvido toda a matéria circundante até restarem apenas os buracos negros em órbita. Eles acabarão caindo um no outro porque perdem energia cinética através de ondas gravitacionais. O cenário final é um único buraco negro gigante que gira enormemente rápido (dificultando as estimativas de temperatura). É concebível que em algum momento desse processo a radiação de fundo se torne mais fria que o (s) buraco (s) negro (s), de modo que os buracos negros cada vez mais maciços, finalmente, comecem a evaporar. Muito, muito, muito devagar.

A evaporação dos buracos negros super maciços levará bilhões de anos e, assim, a atração gravitacional se enfraquecerá em um curso muito longo. Isso resultará na expansão da galáxia e todo o sistema de estrelas e gases se espalhará no universo. Mas a radiação Hawking é um processo muito lento, mesmo que seja possível que até esse momento todo o combustível das estrelas seja queimado (hidrogênio), resultando em escuridão total.