Gigantescos monstros invisíveis

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Se eu te dissesse que existem monstros gigantescos lá fora, dos quais nada nem ninguém consegue escapar, o que você diria? Provavelmente daria com os ombros e acharia que estou inventando “histórias para boi dormir”. Mas não é o caso: eles realmente existem. Mas… E se, agora, eu te dissesse que esses monstros não só existem, como são invisíveis? Você começa a se lembrar do capítulo “O Dragão na Minha Garagem”, do livro “O Mundo Assombrado pelos Demônios – a ciência vista como uma vela no escuro”, de Carl Sagan, correto?

Pois é. Mas você não poderia estar mais enganado: falo dos buracos negros.

black hole

A ideia de que buracos negros pudessem existir nasceu junto à Teoria da Relatividade Geral, de Albert Einstein, como sendo uma região do espaço da qual nada, nem mesmo a luz, poderia escapar. Isso se deveria à deformação do espaço-tempo causada por um corpo extremamente compacto e de matéria maciça. Ainda assim, o próprio Einstein, além de muitos outros físicos da época, não acreditava que tal “coisa” pudesse existir na natureza.

A parte “negro” do nome “buraco negro” vem da termodinâmica: do conceito de “corpo negro”. Um corpo negro nada mais é do que um objeto que absorve toda a radiação eletromagnética que incide nele sem permitir que qualquer luz o atravesse (o que só acontece em casos específicos) nem seja refletida. Assim, um corpo com essas propriedades, em princípio, não pode ser visto. Claro, um buraco negro não apresenta, necessariamente, tais características. Ao contrário, buracos negros podem inclusive serem os objetos mais brilhantes do universo. Contudo, como nem mesmo a luz consegue fugir dele (devida à sua gravidade), a analogia se torna perfeita.

Os buracos negros, apesar de serem invisíveis, podem ser detectados de forma indireta, sempre que interagem com a matéria em sua vizinhança. Por exemplo, um buraco negro poderia ser detectado observando o movimento de estrelas em certa região do céu. Outra forma de detecção se dá através radiação emitida quando matéria em excesso é sugada pelo buraco negro. Isso porque, quando a matéria cai em um buraco negro, ela normalmente forma um disco de acreção ao redor do buraco negro. A matéria nas regiões internas torna-se tão quente que emitem grandes quantidades de radiação, principalmente raios-X, as quais podem ser detectadas por radiotelescópios. Sem falar numa nova técnica proposta, para gerar imagens do entorno desses monstros como nunca antes.

Radiotelescópio de Arecibo, que é o maior radiotelescópio fixo do mundo, localizado em Arecibo, Porto Rico.

Radiotelescópio de Arecibo, que é o maior radiotelescópio fixo do mundo, localizado em Arecibo, Porto Rico.

Esse processo é tão brutal que muitas vezes esses discos de acreção são acompanhados de fortes jatos de energia, os quais são expelidos pelos polos do buraco negro. O mecanismo de formação desses jatos não é muito bem conhecido, mas acredita-se que parte da matéria original, “o excesso”, digamos assim, já transformada em energia e acelerada quase à velocidade da luz, é que seja expelida. Isso é o que é chamado de Quasar, no caso de buracos negros supermassivos, ou Microquasar, no caso de buracos negros estelares.

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Um buraco negro é limitado por uma fronteira chamada “horizonte de eventos”, a qual marca a região a partir da qual não há mais retorno. Ao atravessar essa fronteira no espaço-tempo a matéria e a luz só podem passar para dentro, isso é, em direção ao corpo do buraco negro em si (da “singularidade”).

Se uma pessoa cair em um buraco negro, ela não perceberá qualquer mudança ao passar pelo horizonte de eventos. Ele não é capaz sequer de determinar exatamente quando – ou se – ela o atravessou, uma vez que é impossível determinar a localização do horizonte de eventos por mera observação. Ele também não é visível, sendo apenas uma consequência do campo gravitacional do buraco negro.

Contudo, para alguém distante que vê a pessoa caindo no buraco negro, ela parecerá diminuir a velocidade à medida que se aproxima do horizonte de eventos, levando um tempo infinito para alcançá-lo, devido a um efeito chamado “dilatação do tempo gravitacional”: segundo a Teoria da Relatividade Geral, de Albert Einstein, quanto mais gravidade, mais lentamente o tempo passará. E, de fato, dentro de um buraco negro o tempo para.

O buraco negro em si, isso é, o objeto que está no centro disso tudo, é o que chamamos “singularidade gravitacional”. A singularidade é, aproximadamente, um ponto do espaço-tempo no qual a massa, a densidade e a curvatura do espaço-tempo tornam-se infinitas tendo, ao mesmo tempo, volume zero.

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Assim, um buraco negro também não é um verdadeiramente um “buraco”. Essa palavra é usada apenas em alusão à distorção que ele causa no espaço-tempo, devido à sua gravidade extrema.

Já que buracos negros têm de passar toda a eternidade invisíveis, ao menos em sua formação eles precisam “dar um showzinho”. Correto? Pois é exatamente o que acontece. Buracos negros formam-se quando estrelas supermassivas produzem tanto Ferro, que seu núcleo colapsa. Isso porque estrela alguma, não importa o quão grande ela seja, poderá usar o Ferro para fazer mais fusão e, assim, acaba ficando sem combustível.

Quando o núcleo de Ferro colapsa, ele é reduzido a uma fração de seu tamanho original e sua gravidade simplesmente sai do controle: ele começa a sugar tudo que encontra, incluindo o restante da massa da estrela, de forma tão rápida que se engasga e expele enormes jatos de energia. Esses jatos são tão fortes que furam a estrela e escapam para o espaço, formando um Microquasar.

Chega a um ponto que a gravidade não suporta mais segurar as camadas externas da estrela devido a toda essa energia e, finalmente, a estrela explode em um tipo especial de Supernovas: numa Hipernova. Em apenas um segundo essa explosão é capaz de gerar 100 vezes mais energia que o nosso Sol produzirá em toda sua existência.

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Finalmente, buracos negros nada mais são do que restos de estrelas mortas. Estrelas essas, aliás, que morreram espetacularmente, em Hipernovas.

E, sinceramente? Prefiro enfrentar os Borgs, de Star Trek, a enfrentar um buraco negro. Afinal… Deles você sequer pode fugir.

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Sem falar, é claro, na Sete de Nove.

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Autor(es):

Mário César

Sou formado em Engenharia de Software e QUASE em Ciência da Computação (não concluí). Pretendo, agora, fazer astronomia na USP assim que possível para, depois, me especializar em astrobiologia. Sou um apaixonado pela ciências em geral e gosto muito de investigar alegações extraordinárias (como a ufologia, por exemplo).

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