Ouça as palavras 'buraco negro' e você pode pensar em um vórtice girando, sugando tudo em sua boca como seu tio em um bufê de casamento. Você pode imaginar uma estrela sendo puxada em sua direção como um pedaço de espaguete, batendo as asas no vazio até ser extinta. A realidade não é tão simples ou tão deliciosa. Aqui está nossa cartilha.
O que é um buraco negro?
Os buracos negros confundem os físicos há séculos, mas uma descrição simples seria uma área no espaço-tempo que tem uma gravidade tão forte que nem mesmo a luz consegue escapar de sua atração.
Uma das primeiras coisas a entender sobre os buracos negros é que eles não são um espaço vazio, mas sim matéria compactada em uma área muito pequena. Um buraco negro pode ter a massa de 20 estrelas, por exemplo, mas apenas ter o tamanho do centro de Londres. Essa densidade faz coisas estranhas às leis do tempo e do espaço, sendo uma delas o surgimento de uma barreira teórica chamada horizonte de eventos.
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Na teoria da relatividade geral de Albert Einstein, o horizonte de eventos é um ponto sem volta. À medida que um objeto se aproxima do horizonte de eventos, mais e mais caminhos percorridos por suas partículas se curvam em direção ao buraco negro. Uma vez que o horizonte de eventos foi rompido, a deformação do espaço-tempo torna-se tão grande que não há como as partículas se moverem para fora.
Este é o ponto em que o buraco se torna negro, quando a luz não consegue escapar de ser puxada para a frente, para a frente, em direção a uma singularidade gravitacional; um ponto onde o espaço-tempo se tornou tão distorcido que sua curvatura é infinita. Aqui, todas as leis da física como as entendemos são jogadas pela janela. Ninguém sabe realmente o que acontece na singularidade.
Qual o tamanho dos buracos negros?
Existem quatro classes de buracos negros, embora duas delas sejam hipotéticas. Na extremidade superior do espectro estão os buracos negros supermassivos, que se acredita residirem no centro da maioria das galáxias. Acredita-se que aquele em nossa Via Láctea, conhecido como Sagitário A *, tenha a massa de 4 milhões de sóis com um horizonte de eventos que se estende por 44 milhões de quilômetros.
Na extremidade inferior do espectro está o micro buraco negro, que pode ser tão pequeno quanto um único átomo, embora ainda não tenhamos medido realmente um deste tamanho. Entre esses dois estão hipotéticos buracos negros de massa intermediária e buracos negros estelares - criados pelo colapso de estrelas com cerca de três vezes ou mais a massa do nosso sol.
(Impressão artística do buraco negro estelarCygnus X-1. Crédito:NASA / CXC / M.Weiss)
Outra categoria possível intrigante é o buraco negro primordial, proposto pela primeira vez por Stephen Hawking em 1971. Esses buracos negros hipotéticos poderiam ter sido formados durante o nascimento do universo, antes que as estrelas surgissem, e podem conter explicações cruciais para a existência de matéria escura .
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Os esforços para encontrá-los até agora fracassaram, embora isso possa mudar graças à parceria Ligo-Virgo e sua detecção de ondas gravitacionais. Ser capaz de detectar ondulações na estrutura do espaço-tempo pode abrir caminho para novas investigações, olhando para trás no tempo para as fusões de buracos negros que datam de anteriores às estrelas.
O que aconteceria comigo se eu caísse em um buraco negro?
Se você teve o azar de ser sugado para um buraco negro (minha solidariedade), algumas coisas estranhas vão acontecer com você, e algumas coisas ainda mais estranhas vão acontecer com alguém que está observando você de uma distância segura.
O que acontece quando um objeto rompe o horizonte de eventos não é facilmente compreensível, e isso porque este é o ponto em que dois modelos diferentes de física - mecânica quântica e relatividade geral - se contradizem.
Há um excelente artigo sobre este quadrum - chamado de paradoxo da informação do buraco negro - por Amanda Gefter para oBBC . O ponto principal é o seguinte: para alguém observando você romper o horizonte de eventos, você seria lentamente obliterado pela distorção do espaço, a desaceleração do tempo e o calor da radiação de Hawking - algo que também, a propósito, eventualmente dissipará buraco negro.
Então você está morto, certo? Não exatamente. De acordo com a relatividade geral, você realmente passaria pelo horizonte de eventos, sem perceber os efeitos da gravidade porque você estaria em queda livre (algo que Einstein chamou de pensamento mais feliz ), caindo em direção à singularidade.
Mas como você pode estar viajando através do espaço e ser queimado até ficar crocante ao mesmo tempo? Esse dilema acontece porque a física quântica diz que as informações não podem ser perdidas e, portanto, seu corpo tem que ficar fora do horizonte. Se você não cruzar o horizonte de eventos, no entanto, você violará as leis da relatividade geral. Os cientistas postularam uma série de soluções para reconciliar essas leis conflitantes da natureza, mas o paradoxo é um ponto de interrogação contínuo no cerne da física.
Quando se trata de buracos negros, então, não é apenas a luz que não pode escapar, mas também os cérebros de gerações de pensadores.
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Crédito da imagem principal: Wikimedia Commons
