10 respostas para perguntas que você pode ter sobre buracos negros

Por Daniele Cavalcante | 26 de Setembro de 2019 às 08h40
NASA/JPL-Caltech

Embora Albert Einstein não tenha sido o primeiro estudioso a propor a existência de buracos negros (a ideia de um corpo massivo do qual nada pode escapar partiu inicialmente do geólogo John Michell, em 1783), foi a Teoria da Relatividade Geral do físico alemão que tornou o tema tão popular. Muitos são os fatores que os tornam tão fascinantes: um buraco negro é invisível, tem poder destrutivo do qual nem mesmo a luz pode fugir, e pouco se sabe de fato sobre o que acontece além do horizonte de eventos. Por isso, o universo da ficção científica explora bastante o assunto, especulando maravilhas e pesadelos que poderiam ser testemunhados por quem se aproximasse de um buraco negro.

Hoje, a ciência sabe muito mais sobre esses objetos do que algumas décadas atrás, e já é capaz de responder a muitas perguntas. Já temos até mesmo uma foto real de um buraco negro, um feito inédito que garantiu à equipe responsável um prêmio milionário.

Se você é um curioso sobre esses titãs devastadores, a NASA respondeu a 10 perguntas que você poderia fazer sobre os buracos negros; confira:

1. Se buracos negros são invisíveis, como podemos descobrir coisas sobre eles?

O buraco negro CID-947 cresceu muito mais rapidamente do que sua galáxia hospedeira. Ele está no centro da galáxia e tem quase 7 bilhões de vezes a massa do nosso Sol, um dos buracos negros mais massivos já descobertos. A massa da galáxia, no entanto, é considerada normal (Imagem: M. Helfenbein, Universidade de Yale / OPAC)

É verdade que nenhuma luz, de qualquer tipo, pode escapar do horizonte de eventos de um buraco negro — a região da qual nada pode retornar. Mas devido à enorme gravidade do objeto, existem materiais que acabam ficando muito próximos do horizonte de eventos, e é para eles que os telescópios são apontados. Essa matéria é aquecida até milhões de graus à medida que é puxada em direção ao buraco negro, e emite um brilho em raios-X, que pode ser visto pelos instrumentos astronômicos.

Além disso, a imensa gravidade dos buracos negros também distorce o próprio espaço, de modo que é possível ver a influência de uma atração gravitacional invisível sobre estrelas e outros objetos. Recentemente, os cientistas conseguiram pela primeira vez “ouvir” o eco de uma colisão de dois buracos negros, que formou um novo buraco e produziu ondas gravitacionais — algo que Einstein também havia previsto em sua Teoria da Relatividade Geral.

Todas essas observações e descobertas nos fornecem muita informação útil para aprendermos cada vez mais sobre os buracos negros, ainda que não possamos vê-los diretamente.

2. Quanto tempo leva para se formar um buraco negro?

Um buraco negro de massa estelar, com uma massa de dezenas de vezes a do Sol, pode se formar em questão de poucos segundos, após o colapso de uma estrela massiva. Estes são buracos negros relativamente pequenos, e também podem surgir através da fusão de duas estrelas de nêutrons. Uma estrela de nêutrons também pode se fundir com um buraco negro para criar um buraco negro maior, ou dois buracos negros podem colidir e se fundir.

Porém, há um tipo mais misterioso, que são os buracos negros gigantes encontrados no centro das galáxias — os buracos negros "supermassivos", que podem ter milhões ou bilhões de vezes a massa do Sol. Pode levar menos de um bilhão de anos para que eles atinjam um tamanho como este, mas não se sabe quanto tempo leva para que eles se formem.

3. Como é calculada a massa de um buraco negro supermassivo?

Ilustração da atividade em torno de um buraco negro. Embora a matéria que passou no horizonte de eventos do buraco negro não possa ser vista, o material que gira fora desse limiar é acelerado a milhões de graus e irradia em raios-X (Imagem: CXC / A.Hobart)

Através de pesquisas que envolvem a observação dos movimentos das estrelas nos centros das galáxias. Esses movimentos implicam que há um corpo escuro e maciço por “perto”, cuja massa pode ser calculada a partir da velocidade das estrelas. A matéria que cai em um buraco negro aumenta sua massa.

4. É possível que um buraco negro "engula" uma galáxia inteira?

Não. Não há como um buraco negro devorar uma galáxia inteira, porque o alcance gravitacional dos buracos negros supermassivos existentes no meio das galáxias é grande, mas não é grande o suficiente para alcançar todos os objetos da galáxia.

O nosso Sistema Solar, por exemplo, está a cerca de 26 mil anos luz de distância do Sagittarius A*, o buraco negro supermassivo que há no centro da Via Láctea — uma distância mais do que segura. Para comparar, há algumas estrelas que aparentemente orbitam em segurança o Sagittarius A*, sendo uma delas a S2, que está a cerca de 25 mil anos luz de distância.

5. O que aconteceria se você caísse em um buraco negro?

Há algumas divergências recentes sobre esse assunto, mas o que normalmente é aceito sobre o interior dos buracos negros vem da Teoria da Relatividade Geral. Se observarmos um buraco negro de longe, só poderemos ver regiões fora do horizonte de eventos, mas se alguém caísse ali, experimentaria outra "realidade". No horizonte de eventos, sua percepção do espaço e do tempo mudaria completamente. Ao mesmo tempo, a imensa gravidade do buraco negro comprimiria seu corpo horizontalmente e o esticaria verticalmente, como um macarrão. Os cientistas chamam esse fenômeno de "espaguetificação".

Quanto às divergências, um grupo de físicos publicou um artigo em meados de 2012 propondo que a interpretação quântica dos buracos negros implica que o infeliz visitante encontraria uma muralha de fogo no horizonte de eventos. Isso faria com que você fosse “frito” antes mesmo de ser “espaguetificado”. Este é o chamado “paradoxo da muralha de fogo”, e sua proposta implica que uma das teorias — a relatividade ou a mecânica quântica — pode estar errada.

6. E se o Sol se transformar em um buraco negro?

A região central da nossa galáxia, a Via Láctea, com uma coleção de objetos, incluindo o buraco negro supermassivo Sagittarius A*, nuvens de gás a temperaturas de milhões de graus, estrelas de nêutrons e anãs brancas arrancando material de estrelas companheiras (Imagem: X-Ray: NASA/CXC/UMass/D. Wang et al.; Radio: SARAO/MeerKAT)

O Sol nunca se transformará em um buraco negro porque não é massivo o suficiente para tal. Em vez disso, o Sol se tornará um remanescente estelar denso chamado de anã branca.

Mas se, hipoteticamente, o Sol de repente se tornar um buraco negro com a mesma massa que tem hoje, isso não afetaria as órbitas dos planetas, porque sua influência gravitacional no Sistema Solar seria a mesma. Assim, a Terra continuaria a girar em torno do novo buraco negro sem ser atraída por ele. Claro, o desaparecimento da luz solar seria desastrosa para a vida na Terra, é fato.

7. Os buracos negros tiveram alguma influência em nosso planeta?

Quando uma estrela massiva explode, ela distribui pelo espaço elementos necessários para a vida, como carbono, nitrogênio e oxigênio. As fusões entre duas estrelas de nêutrons, dois buracos negros ou uma estrela de nêutrons e um buraco negro também espalham elementos como estes, ​​que podem um dia se tornar parte de novos planetas. As ondas de choque de explosões estelares também podem desencadear a formação de novas estrelas e novos sistemas estelares. Então, em certo sentido, devemos nossa existência na Terra a explosões e eventos de colisão que formaram buracos negros há muito tempo.

Em uma escala maior, a maioria das galáxias parece ter buracos negros supermassivos em seus centros. A conexão entre a formação desses buracos negros supermassivos e a formação de galáxias ainda não é conhecida, mas é possível que um buraco negro tenha desempenhado um papel importante na formação da Via Láctea.

8. Qual é o buraco negro mais distante já visto?

O buraco negro mais distante já detectado está localizado em uma galáxia a cerca de 13,1 bilhões de anos-luz da Terra. A idade do universo atualmente é estimada em 13,8 bilhões de anos-luz, então isso significa que esse buraco negro já existia cerca de apenas 690 milhões de anos após o Big Bang.

Foi possível detectá-lo porque esse buraco negro supermassivo é o que os astrônomos chamam de “quasar”. Ou seja, há grandes quantidades de gás sendo derramadas no buraco negro tão rapidamente que a produção de energia é mil vezes maior que a da própria galáxia, e isso produz um brilho extremo, permitindo aos astrônomos detectá-lo.

9. Se nada pode escapar de um buraco negro, então o universo inteiro não será engolido?

Um conceito artístico que mostra o buraco negro supermassivo mais distante já descoberto. Faz parte de um quasar que surgiu 690 milhões de anos após o Big Bang (Imagem: Robin Dienel/Carnegie Institution for Science)

O tamanho da região sobre a qual um buraco negro específico tem influência gravitacional significativa é bastante limitado em comparação com o tamanho de uma galáxia. Isso se aplica mesmo a buracos negros supermassivos no centro das galáxias. Estes buracos negros provavelmente já "engoliram" a maioria ou todas as estrelas que estavam próximas o suficiente para serem capturadas pela gravidade dos titãs, e os buracos negros não vão conseguir aumentar suas massas muito além do que já o fizeram.

Há um meio de criar novos buracos negros ainda maiores do que os supermassivos: colisões de galáxias farão com que os buracos negros em seus centros cresçam. Mas as colisões não acontecerão indefinidamente porque o universo é grande e está se expandindo, fazendo com que as galáxias se afastem cada vez mais umas das outras. Portanto, é improvável que ocorra qualquer tipo de efeito descontrolado por parte dos buracos negros, ainda que não seja algo impossível.

10. Os buracos negros podem ficar menores?

Stephen Hawking propôs que, embora os buracos negros aumentem ao devorar material, eles também encolhem lentamente porque estão perdendo pequenas quantidades de energia chamadas de "radiação Hawking". Essa radiação ocorre porque o espaço não é realmente um vácuo, não é exatamente vazio. Na verdade, é um mar de partículas que surgem e desaparecem constantemente. Hawking mostrou que, se um par dessas partículas for criado perto de um buraco negro, há uma chance de que uma delas seja puxada para dentro dele antes de ser destruída. Nesse caso, a outra partícula escapará para o espaço. A energia para isso vem do próprio buraco negro, de modo que ele lentamente perde energia e massa por esse processo.

Eventualmente, em teoria, os buracos negros deverão evaporar através da radiação Hawking. Mas levaria muito mais tempo do que toda a idade do universo para que isso aconteça com a maioria dos buracos negros que conhecemos. Buracos negros, mesmo os que têm algumas vezes a massa do Sol, permanecerão por muito, muito tempo. Então ainda podemos aprender cada vez mais sobre eles.

Fonte: NASA

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