Buracos negros: 10 respostas para perguntas que você possa ter

A Teoria da Relatividade do conhecido físico alemão Albert Einstein popularizou o tema sobre buracos negros: grandes monstros cósmicos do espaço que não deixam escapar nada, nem mesmo a luz. É claro que a ciência nunca teve tanto acesso a informações sobre os buracos negros como tem agora, mas todo o princício de sua existência surgiu a partir de uma teoria do geólogo John Michell, que em 1783, sugeriu a existência de um corpo massivo de poder destrutível inimáginavel.

Com todo esse poder, esses titãs do espaço ganharam muita atenção em filmes e séries com temas de ficção científica, mas como bem sabemos, nem tudo que o cinema mostra é de fato verdade. O único buraco negro capturado pela ciência da Terra foi o Messier 87 (M87), descoberto em 2019 por meio de uma imagem embaçada onde era possível perceber apenas sua coloração e formato, mas que rendeu um prêmio milionário aos responsáveis pela descoberta inédita.

Há algum tempo, porém, uma nova polarização dessa imagem foi capaz de nos surpreender novamente, mostrando de forma bem clara a formação do campo magnético em volta desse monstro cósmico. A partir daí, o assunto voltou a ser comentado entre os mais curiosos do assunto e para ajudar a responder as diversas perguntas que você pode ter sobre buracos negros, separamos uma pauta com 10 respostas para perguntas feitas à NASA.

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

Sim, os buracos negros são invisíveis e por isso, não tivemos acesso a tantas informações sobre a sua consistência por muitos anos. Contudo, nenhuma luz de qualquer tipo, incluindo raios-X, pode escapar de dentro do horizonte de eventos de um buraco negro - a região onde tudo que vai não volta. Mas devido a enorme gravidade do objeto, existem alguns tipos de materiais que ficam muito próximos desse ponto de entrada, e geralmente é para essa região que os telescópios da NASA são apontados.

A partir daí é possível perceber que a materia ali presente passa por um aquecimento absurdo a milhões de graus enquanto é puxada em direção ao interior do buraco negro, emitindo brilhos em raios-X, que basicamente nos ajudam a entender a influência de uma atração gravitacional invisível sobre estrelas e outros objetos.

Outro fator que nos ajuda a aprender mesmo sem os enxergar, é a distorção que os buracos negros podem causar em sua volta. Essa influência de gravidade é tão notória que recentemente, os cientistas conseguiram pela primeira vez “ouvir” o eco de uma colisão de dois buracos negros, formando então um novo buraco que produziu diversas ondas gravitacionais. Essa observação concluiu o que Einstein já havia previsto em sua Teoria da Relatividade Geral.

Resumindo, mesmo que não possamos enxergar os buracos negros de forma direta, é possível descobrir diversas informações sobre eles, graças a essas observações que focam em tudo aquilo que se concentra em torno desses titãs do espaço.

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

Para responder essa pergunta é preciso lembrar que existem pelo menos dois tipos de buracos negros. O tipo qual a ciência tem mais conhecimento hoje em dia são os que possuem massa estelar, algo em torno de dezenas de vezes quando comparado a massa do Sol. De forma relativa, essa espécie de buraco negro tem um tamanho pequeno e podem ser formados pode se formar em questão de poucos segundos, após o colapso de uma estrela massiva. Estes são buracos negros relativamente pequenos, e podem surgir através da fusão de duas estrelas de nêutrons ou quando dois buracos negros se fundem para formar um outro ainda maior. Geralmente, esse procedimento de fusão pode levar apenas alguns segundos.

O vídeo abaixo, publicado no YouTube pela caltech, ilustra bem isso;

Mas além deste, existe um tipo de buraco negro ainda mais misterioso. Esses são supermassivos, possuem um tamanho relativamente maior que a primeira espécie que citamos e geralmente são encontrados no centro das galáxias. A sua massa pode ter milhões ou bilhões de vezes a quantidade do Sol. Para atingir toda essa superioridade, os cientistas acreditam que sua formação pode levar ao menos um bilhão de anos.

3. Como é feito o cálculo sobre a massa de um buraco negro supermassivo?

Para chegar a um número exato ou aproximado é necessário muitas observações técnicas que foram aprimoradas com o decorrer do tempo, bem como o aprimoramento da tecnologia à nossa disposição. Essas observações incluem analisar os movimentos das estrelas nos centros das galáxias.

Dependendo do comportamento da estrela, é possível afirmar que há um corpo escuro e maciço por “perto”, e a partir da velocidade dessas estrelas é possível chegar a um número que explica o tamanho da massa desses buracos negros. Quando a matéria cai no buraco, obviamente que sua massa aumenta.

4. Um buraco negro pode "engolir" uma galáxia inteira?

A resposta é não. Os buracos negros são realmente imensos em comparação com muitos corpos celestes, mas o seu alcance gravitacional não é nem de longe o suficiente para alcançar todos os objetos da galáxia.

Um exemplo propício é o do nosso Sistema Solar, que está a aproximadamente 26 mil anos luz de distância de um grande buraco negro chamado Sagittarius A. Ele é um monstro supermassivo e está localizado no centro da Via Láctea, a uma distância extremamente segura. Para se ter uma ideia, uma das estrelas mais próximas desse buraco negro vive em segurança a uma distância de 25 mil anos luz.

5. E se alguém caísse em um buraco negro?

Um humano jamais caiu em um buraco negro, e por isso, tudo o que a ciência imagina acontecer não passa de teorias. Existem diversas opiniões sobre o que de fato aconteceria se uma pessoa fosse engolida por um buraco negro, mas a teoria que normalmente é aceita vem da Teoria da Relatividade Geral de Einstein.

De acordo com observações profundas, acredita-se que ao ser engolido por um buraco negro, uma nova realidade seria experimentada. Essa teoria é bem apresentada em filmes de ficção científica, mas de uma forma bem mais hollywoodiana. Isso significa que haveria uma nova percepção do espaço e do tempo, ao mesmo tempo em que a imensa gravidade presente no interior do buraco negro comprimiria seu corpo na horizontal e o esticaria verticalmente, como um macarrão. Esse fenômeno é conhecido entre os cientistas como "espaguetificação".

Mas um grupo de fisico publicou um artigo em 2012 com teorias muito mais complexas que a de Einstein, propondo que devido a formação quântica dos buracos negros, se uma pessoa fosse engolida para dentro seria recebido por uma “muralha de fogo” que o fritaria antes mesmo de ser “espaguetificado”. Esta teoria apresentada por esses cientista é conhecida como “paradoxo da muralha de fogo”, e abre portas para uma discussão sem fim sobre possibilidades que aconteceriam se alguém fosse engolido por um buraco negro. Talvez nunca descobriremos qual das teorias está correta!

6. O que acontece se o Sol se transformar em um buraco negro?

Primeiramente, afirmamos que o Sol jamais se transformará em um buraco negro, já que sua massa não é grande o suficiente para tal fenômeno. Na verdade, a única possibilidade é que o Sol se torne um remanescente estelar denso que pode lhe conceder a identidade como uma anã branca.

Mas hipoteticamente falando, se o Sol se tornasse um buraco negro com a mesma massa que tem hoje, a ciência diz que isso não afetaria em nada a órbita dos planetas ao seu redor. Isto siginficia que Júpiter, Saturno, Marte, Terra e todos os outros planetas que compõem o Sistema Solar continuariam a girar em torno do buraco negro sem ser atraído para dentro ele. Contudo, se não há Sol, a vida na Terra seria extinta!

7. Os buracos negros tiveram alguma influência na formação da Terra?

Sabemos que quando uma estrela massiva explode, automaticamente ela distribui pelo espaço uma porção de elementos necessários para a vida, como carbono, nitrogênio e oxigênio. Além dessas explosões, fusões de estrelas de nêutrons, fusoão de dois buracos negros ou uma estrela de nêutrons e um buraco negro também podem espalhar esses elementos pelo espaço.

Esses materiais são lançados sem destino por meio de ondas de choque de explosões estelares, o que também podem interferir na formação de novas estrelas e novos sistemas estelares. Dito isso, é possível acreditar que há muito tempo os buracos negros tenham de alguma forma impactado na formação do Sistema Solar inteiro, o que inclui a Terra.

Aparentemente quase todas as galáxias possuem um buraco negro em seu centro, o que dá ainda mais força a essa teoria. Contudo, até hoje, ninguém foi capaz de comprovar qual a relação desses monstros do espaço com a formação de galáxias em si, mas é possível que eles tiveram um papel importante nesta tarefa.

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

O buraco negro mais distante já encontrado é conhecido como um quasarq e está localizado em uma galáxia aproximadamente a 13,1 bilhões de anos-luz da Terra. Com essa distância, você talvez se pergunte como os astrônomos conseguiram detectar sua existência.

Na verdade, foi mais fácil do que parece. Ele possui uma grande quantidade de gás que se derramam para dentro do buraco negro numa rapidez extrema que a produção de energia ao se redor é pelo menos mil vezes maior que a da própria galáxia. Todo esse fenômeno emite um brilho muito grande, o que facilitou a sua descoberta.

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

Essa possibilidade é indefinidamente improvável. A influência gravitacional de um buraco negro é grande, porém limitada quando comparada ao tamanho de uma galáxia, por exemplo. Isso vale também para os de tipo supermassivos que ficam localizados no centro das galáxias. É provável que esse buracos negros já chegaram a engolir boa parte das estrelas ao seu redor, mas o seu não tamanho dificilmente aumenta para além do que ele está atualmente.

Só existe uma forma de criar buracos negros de tamanho consideravelmente maior do que os supermassivos que conhecemos: colisões de galáxias. Mas essa possibilidade é indefinidamente muito baixa, já que o Universo é muito grande e está continuamente em expansão, o que coloca as galáxias a uma distância cada vez maior umas das outras. Embora não seja impossível, a possibilidade de todo o universo ser afetado por um único buraco negro são bem remotas.

10. Os buracos negros podem ficar menores?

Um estudo realizado por Stephen Hawking apontou que os buracos negros continuam a aumentar sempre que devoram algum objeto espacial — até aí, sem nenhuma novidade. Mas além disso, acredita-se que esses titãs do espaço também diminuem, mesmo que lentamente, graças a pequenas perdas de energia chamadas de “radiação Hawking”.

Essa perda de radiação é um fenômeno natural já que o espaço não é completamente vazio. Isso explica que, na verdade, existe uma enxurrada de partículas que costumam aparecer e depois desaparecer constantemente. A partir dessa ideia, Hawking mostrou que, caso pelo menos um par dessas partículas surja próximo de um buraco negro, é provável que a força gravitacional a puxe para dentro, pelo menos uma delas antes mesmo que desapareça. A partir disso, a outra partícula pode escapar para o espaço. Como a energia vem de dentro do buraco negro, o estudo de Hawking propôs que ele lentamente pode perder essa força e massa por causa esse processo.

Existem teorias de que, eventualmente, a radiação Hawking faça os buracos negros evaporarem. Contudo, essa possibilidade levaria um tempo imensurável, isto é, muito mais tempo do que toda a idade do universo. Isso significa que até lá, os buracos negros continuarão sendo estudados pelos humanos e consequentemente serão melhores compreendidos.

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Fonte: NASA