Eventos a vista no horizonte: primeira foto de um buraco negro é divulgada.

Eventos a vista no horizonte: primeira foto de um buraco negro é divulgada.

Abril 10, 2019 - 12:04
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Em 1915, com sua Teoria da Relatividade Geral, Einstein propôs a existência de um novo corpo celeste que possui características muito peculiares, capaz de "engolir" tudo que chegasse próximo o suficiente, inclusive a luz! Essa entidade dos sonhos de todos e todas que se interessam por cosmologia se chama Buraco Negro. Hoje, o Buraco Negro saiu da imaginação e chegou à realidade com a primeira fotografia do horizonte de eventos de um Buraco Negro!

Se existe um objeto no Universo capaz de causar tanta curiosidade desde sua teorização, com a Relatividade Geral de Einstein, até suas primeiras evidências, este objeto é o Buraco Negro. Estrela não somente da física, mas também de filmes, séries, programas de tv e jogos de vídeo game, é difícil conhecer alguém que nunca tenha ouvido falar alguma coisa sobre isso, tamanho sua fama. Mas, afinal, que objetos são esses? Por que o nome Buraco Negro? Nesse mesmo texto já colocamos uma dica inicial da origem deste fenômeno: estrelas. É isso mesmo que você leu: Buracos Negros vêm de estrelas! Mas como assim? Será que o Sol também irá virar um Buraco Negro?

Atualmente, sabe-se que ao menos 3 processos podem levar ao surgimento de Buracos Negros:

1 - Um catastrófico colapso de uma estrela cujo núcleo seja de uma anã-branca[1]. Um colapso tão grande que passe pela categoria de estrela de nêutron[2], mas sem parar nesta etapa;

2 - Por um processo de 2 etapas: o colapso de uma estrela cujo núcleo seja uma anã-branca em uma estrela de nêutron aquecida, seguido de seu resfriamento e colapso em Buraco Negro;

3 - Processos múltiplos, onde inicialmente ocorre o colapso em estrela de nêutron que continuamente é acrescida de matéria, fazendo com que sua massa cresça o suficiente até atingir valores críticos e, então, colapse em um Buraco Negro.

A massa é uma característica fundamental para o colapso ou não de estrela em Buraco Negro. A nossa estrela, o Sol, possui massa de 2×1030 kg (para critério de comparação, a massa da Terra é de aproximadamente 6x1024 kg, ou seja, o Sol possui uma massa 3,3×105 vezes maior do que a da Terra). Estrelas da chamada sequência principal (estrelas mais comuns de serem observadas, variando em coloração e massa) chegam a ter 8 vezes a massa do Sol. Esses tipos de estrelas, ao colapsarem, podem se tornar estrelas de nêutron, que possuem de 0,4 a 1,2 a massa do Sol. Já Buracos Negros vão de 5 até 62 vezes a massa do Sol, como apontam pesquisas recentes[3]. Colapsos de objetos tão massivos como esse causam uma drástica curvatura no espaço-tempo, devido sua altíssima gravidade. Nada consegue escapar de um Buraco Negro, nem mesmo a luz, este é um dos motivos porque o estudo desses intrigantes objetos é tão difícil. Além da distância que eles se encontram de nosso planeta (o buraco negro mais próximo de nosso planeta encontra-se a 3000 anos-luz[4]), o fato de nada escapar deles dificulta seu estudo pois, na astronomia, o material de estudo é a luz e, se nem ela escapa, como entender esses objetos? Existe um limite crítico dentro de um buraco negro que, uma vez ultrapassado, a viagem torna-se sem volta. Esse limite é chamado de Horizonte de Eventos. Após esse limite, a gravidade torna-se tão intensa ponto a ponto, que o retorno é impossível. Portanto, atualmente existem 3 formas de se estudar essas maravilhas da natureza:

1 - Pulsos e traços de radiação gravitacional emitidos durante sua formação;

2 - Através da visualização da radiação emitida por gases comprimidos em seu entorno e aquecidos a temperaturas na casa de 1010 K[5], utilizando filtros de raio-x e raios-gama;

3 - Jatos e outras atividades que ocorrem na ergosfera[6].

Apesar de sua previsão ter ocorrido a mais de 100 anos, muitas dúvidas residem sob esta curiosa estrutura do Universo. Algo que seria impossível de existir pela física Newtoniana, mas possível pela Relatividade, hoje são identificados por pistas sutis, como matéria sendo sugada de uma estrela (ou até mesmo sua completa absorção).

Expectativas grandiosas estão ligadas aos seus estudos, desde um maior entendimento do funcionamento do tempo, até a compreensão de como surgiu todo nosso Universo. Estudar Buracos Negros significa estudar o nascimento e a morte de tudo que existe, de toda existência. Diante de tudo isto, não é de se espantar que hajam tantas referências a estes objetos nos variados campos do saber e manifestações culturais da humanidade. Afinal, como não se emocionar diante de uma das mais belas e intrigantes manifestações da natureza?

[1]Anã-branca é uma categoria de estrela constituida do núcleo remanceste de estrelas de porte pequeno e médio (com massa menor que 8 vezes a do Sol). Possuem massa de até 1,4 a massa do sol e possuem densidade tão alta (algumas anã brancas tem o tamanho próximo ao da Terra) que chegam a atingir a temperatura de 100.000K. São corpos que possuem uma longa vida, visto que existem registros de estrelas como essas com a idade de 13,7 bilhões de anos, a idade do Universo.
[2]Núcleo remanescente de estrelas com 10 a 29 massas solares, as estrelas de nêutron são as menores e mais densas conhecidas até hoje (algumas possuem cerca de 10km de raio, a Ponte Rio-Niterói possui 14km). São estrelas com fortíssimo campo magnético e que giram em torno de si mesma com tamanha velocidade que ejetam matéria de seus pólos, chegando a formar jatos de partículas carregadas que se extendem por milhões de quilômetros. Descoberta pela astrofísica britânica Jocelyn Bell Burnell, mais uma das mulheres cientistas apagadas da história, apesar de ter sido uma das mentes mais brilhantes do século XX. Os primeiros sinais da evidência desta estrela foi interpretado com ceticismo por seus colegas homens. Jocelyn Bell foi capaz de medir um sinal constante, vindo de uma região onde hoje se sabe que existe uma estrela de nêutron. Mesmo desacreditada, persistiu com seus estudos e constatou a existência dessa categoria de estrela. A pesquisa que teve impacto tão grande a ponto de ser premiada com o Nobel, no entanto, Jocelyn Bell, a pessoa por trás do estudo desses objetos não foi a pessoa laureada. Seu orientador, Antony Hewish, uma das pessoas que desacreditou as pesquisas de Bell, recebeu o prêmio.
[3]Para a formação do Buraco Negro, a informação mais importante, na verdade, é a densidade: a relação entre a massa e o volume. Buracos Negros são corpos com densidades altíssimas, isto é, possuem uma massa muito grande para um volume muito pequeno.
[4]Devido as colossais dimensões do universo, a astronomia moderna teve de criar outras unidades de medida para dar conta desses valores. Enquanto aqui na terra, 1 quilômetro (1000 metros) é algo considerável, para o Universo este valor é próximo de nada. Por isso, foi criado o ano-luz, que é a distância que a luz consegue percorrer no vácuo em 1 ano. Para este intervalo de tempo, a luz percorre 9.460.800.000.000 (nove trilhões, quatrocentos e sessenta bilhões e oitocentos milhões) de quilômetros. Multiplicando esse valor por 3000, teremos, portanto, algo próximo de 27 quadrilhões de km.
[5]Kelvin (K) é a unidade utilizada pelo Sistema Internacional de Medidas para designar temperatura. 0ºC é equivalente a 273K, ou seja, estes gases estariam aquecidos acima de trilhões de graus Celsius.
[6]Região exterior ao buraco negro e próximo a seu horizonte de eventos.
Refência: Ruffini, R., & Wheeler, J. A. Introducing the black hole. Physics Today, 62(4), 2009, p. 47–53.

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