Buracos Negros

Buracos negros são corpos celestes formados por uma enorme quantidade de matéria, em um espaço menor que um único átomo, graças a uma intensa atração gravitacional, de modo que nem mesmo a luz escapa de seu interior. Os buracos negros foram previstos teoricamente como uma mera solução das equações da relatividade geral, entretanto, observações recentes permitiram-nos descobrir muito sobre esses incríveis corpos celestes.

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O que sabemos sobre os buracos negros?

Os buracos negros são o resultado de algum corpo celeste que sofreu um grande colapso gravitacional. Esses corpos celestes podem apresentar tamanhos bastante variados, que vão de alguns metros a quilômetros, já as suas massas podem ser milhões de vezes maiores que a do Sol.

Os buracos negros distorcem o espaço com sua imensa gravidade, isso faz com que a luz que viaja nas proximidades deles seja defletida em sua direção, dando origem a fenômenos como a lente gravitacional.

Diferentemente do que muitos pensam, os buracos negros não sugam toda a matéria ao seu redor, para que isso aconteça, é necessária uma distância mínima conhecida como horizonte de eventos. Caso alguma porção de matéria ou até mesmo um raio de luz adentrem o horizonte de eventos de um buraco negro, eles serão atraídos, por um campo gravitacional intenso, em direção ao centro do buraco negro, em uma região conhecida como singularidade.

Teoricamente não é possível observar nada que se encontre além do horizonte de eventos de um buraco negro, uma vez que a velocidade de escape dessa região é superior à própria velocidade da luz, por isso o que torna possível a detecção de um buraco negro é a presença dos discos de acreção. Os discos de acreção são formados de gases absorvidos pelo buraco negro, quando aceleradas, as partículas do gás emitem radiação detectável até adentrarem o horizonte de eventos.

Dizer que nada escapa de um buraco negro é errado. De acordo com estudos do físico inglês Stephen Hawking, sabemos que os buracos negros emitem radiação térmica devido a efeitos quânticos. Essa radiação ficou conhecida como radiação Hawking, sobre a qual discutiremos mais adiante.

De onde surgem os buracos negros?

Os buracos negros parecem ser o estágio final da vida de estrelas supermassivas. Quando chegam a seus últimos bilhões de anos de vida, todo o combústivel das estrelas supermassivas torna-se escasso, dessa maneira, as forças gravitacionais tendem a compactá-la cada vez mais.

Durante essa compactação, conhecida como colapso gravitacional, o núcleo da estrela passa a aquecer cada vez mais, passando, assim, a fundir elementos cada vez mais pesados, como o carbono e o ferro. Nesse ponto, o núcleo da estrela torna-se instável e sofre uma expansão violenta, lançando toda a matéria externa da estrela a velocidades próximas à da luz, esse processo é conhecido como supernova.

Depois da ocorrência da supernova, há duas possibilidades. A primeira, quando a estrela não é tão massiva, resulta em um pequeno núcleo superdenso, brilhante e extremamente quente, de poucos quilometros de diâmetro e de densidade incrivelmente alta, em outras palavras, a morte de uma estrela de massa intermediária pode dar origem a uma estrela de nêutrons. No outro extremo, caso a estrela seja supermassiva, o colapso gravitacional continua até que toda a matéria do núcleo estelar confine-se em uma região extremamente pequena, criando assim um buraco negro.

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Descoberta dos buracos negros

Embora já tivessem sido imaginados no século XVIII, os buracos negros foram previstos pela teoria geral da relatividade somente em 1916, por Karl Schwarzschild, entretanto, a primeira observação direta de um buraco negro só foi possível no ano de 2019, graças a um experimento de colaboração internacional conhecido como Event Horizon Telescope.

Embora a primeira observação direta de um buraco negro tenha sido tão recente, os físicos já consideravam a existência desses corpos celestes há muito tempo, por conta de observações indiretas. Entenda algumas das evidências que sugeriam a existência dos buracos negros:

• Em diversas ocasiões, telescópios foram capazes de captar imagens de estrelas e até mesmo planetas orbitando regiões “vazias” do espaço, sem brilho algum.

• Em algumas imagens captadas por telescópios, é possível observar a imagem de uma mesma estrela diversas vezes, isso acontece porque os buracos negros deformam o espaço, defletindo a direção dos raios de luz, como faria uma lente, por isso damos o nome a esse fenômeno de lente gravitacional.

• No ano de 2015, o observatório de ondas gravitacionais LIGO foi capaz de detectar a existência de ondas gravitacionais com base em um evento de fusão entre dois buracos supermassivos. Nessa ocasião de extrema raridade, colidiram-se singularidades de massas iguais a 36 sóis e 29 sóis, resultando em distúrbios gravitacionais que puderam ser detectados mesmo aqui da Terra, a bilhões de anos-luz.

Stephen Hawking e os buracos negros

Stephen Hawking foi um físico britânico de grande importância para o nosso entendimento atual sobre o Universo e, especificamente, sobre os buracos negros. De acordo com os postulados teóricos deixados por ele, os buracos negros deveriam ser capazes de emitir radiação, mesmo que isso contrariasse o próprio conceito de buraco negro.

Tal radiação diz respeito à radiação térmica que escapa do buraco negro, uma vez que esse corpo não se encontra na temperatura do zero absoluto, sendo, portanto, passível de emitir radiação devido a efeitos quânticos que surgem na fronteira entre o espaço e o horizonte de eventos do buraco negro.