E1 Escalas Astrofísicas e Unidades Naturais

Tópico

O elemento central deste modelo é o objeto astrofísico, considerado como uma única entidade em toda a gama de escalas que a astrofísica pode abranger.

Este objeto astrofísico pode ter uma massa que varia da de um único neutrino à de todo o universo observável, uma variação de mais de sessenta ordens de magnitude, e pode estar localizado a uma distância que varia da escala do núcleo atômico ao próprio raio do universo, uma variação de mais de trinta ordens de magnitude. Essa ampla gama de escalas leva a astrofísica a usar suas próprias unidades naturais para tornar esses valores gerenciáveis: o parsec como unidade natural de distância, a massa solar como unidade padrão de massa e a luminosidade solar como unidade padrão de luminosidade.

O raio de Schwarzschild de um objeto astrofísico define sua escala gravitacional e cresce em proporção direta à sua massa: quando o objeto tem a massa do Sol, esse raio é de cerca de três quilômetros, enquanto quando o objeto é, como o buraco negro no centro da Via Láctea, milhões de vezes mais massivo que o Sol, esse mesmo raio é de vários milhões de quilômetros. O fato de a massa do objeto se multiplicar milhões de vezes faz com que seu raio de Schwarzschild se multiplique proporcionalmente, sem que nenhum outro fator influencie essa relação direta.

A luminosidade de Eddington do mesmo objeto astrofísico, por outro lado, é o limite superior de luminosidade que ele pode sustentar enquanto acumula matéria: abaixo desse limite, a gravidade consegue reter o material que entra, mas assim que a luminosidade do objeto ultrapassa esse limiar, a pressão exercida por sua própria radiação sobre a matéria circundante supera a gravidade e diminui, ou mesmo reverte, a queda de matéria sobre o objeto. Esse limiar aumenta com a massa do objeto em acreção e diminui com a opacidade do plasma circundante, de modo que um objeto massivo cercado por um plasma menos opaco resulta em um limite de luminosidade muito maior do que o de um objeto leve cercado por um plasma denso e opaco. Assim, desde o objeto astrofísico com o qual este documento começa, situado em algum ponto dessa escala de sessenta ordens de magnitude em massa e trinta em distância, até o limite de luminosidade com o qual termina, passando pelo parsec, pela massa solar e pelo raio de Schwarzschild que lhe são próprios, as escalas astrofísicas e suas unidades naturais garantem que o mesmo objeto astrofísico, qualquer que seja seu tamanho, seja descrito com as mesmas ferramentas de medição que qualquer outro.

ID:3934