O que são buracos negros e por que são um mistério para a ciência? – 08/11/2020

Um dos corpos celestes que mais atrai o fascínio da comunidade científica são os buracos negros. De vez em quando aparecem notícias que dizem que um é um poderoso comedor de estrelas com 34 bilhões de vezes a massa do Sol, que um tem outro “perto” da Terra, que até “dançam” entre si.

O fato é que ainda existem muitas dúvidas sobre como são formados, sua dinâmica interna e até mesmo sua aparência. A primeira imagem tirada de um deles foi capturada e publicada no ano passado. Eles sempre surpreendem os astrônomos levando as complexas leis da física ao extremo.

Mas o que são esses misteriosos corpos celestes? Em geral, os buracos negros são corpos que possuem um campo gravitacional tão forte que atrai tudo o que está próximo a ele. Muitas vezes, nem mesmo a luz consegue escapar.

Parece poético, mas geralmente eles se formam a partir da morte de uma estrela, e às vezes se “alimentam” deles, tornando-se cada vez mais massivos. Muitos deles têm, na verdade, milhões, bilhões de vezes a massa do Sol.

É interessante notar que quando dizemos que eles têm uma massa muito maior que a do sol, não queremos dizer que são corpos gigantes. Em contraste, os buracos negros geralmente são drasticamente menores. Estima-se que existam buracos negros com raio de 30 km (mais ou menos a distância entre o centro de São Paulo e Poá, na Grande São Paulo).

Uma comparação comum é considerar que o volume de uma colher de chá de uma estrela de nêutrons, que é o núcleo colapsado de uma grande estrela, berço do buraco negro, cerca de 5 ml, teria massa de 5,5 bilhões de toneladas. .

Como aparece um buraco negro?

Para entender como os buracos negros são formados, é necessário saber que as estrelas têm ciclos evolutivos. Em geral, eles vão de nebulosas a supernovas dependendo das reações que estão ocorrendo em seu núcleo. Os buracos negros são o estágio final neste ciclo evolutivo de estrelas massivas.

As fusões nucleares ocorrem dentro de estrelas que causam explosões, mas em vez de se expandir, a força da gravidade puxa toda essa energia para o seu centro. Esse processo não é infinito, essas fusões acabam e então o que resta é a gravidade. Nesse ponto, que é o estágio da anã branca, a estrela está tão contraída que seus núcleos atômicos, que constituem o núcleo estelar, não suportam a imensa pressão gravitacional e fazem com que todo o núcleo entre em colapso.

Com isso, a estrela se transforma em uma supernova, e então seu núcleo se transforma na estrela de nêutrons que mencionamos antes. Portanto, é um passo para se tornar um buraco negro.

Mas nem todas as estrelas que se transformam em um buraco negro quando “morrem”. Os buracos negros dependem de várias condições para existir. Eles devem ter uma massa acima do limite de Tolman-Oppenheimer-Volkov, ou seja, entre duas ou três vezes a massa do sol.

Mas a equação para determinar isso acaba colidindo com a complexidade existente para determinar o comportamento da matéria em estado tão denso.

Capaz de distorcer até mesmo o espaço e o tempo.

Uma vez formado, um buraco negro exerce uma enorme influência gravitacional em seu ambiente, capaz de distorcer o espaço e o tempo.

Em torno dele está o chamado horizonte de eventos, que pode ser definido como uma espécie de fronteira. O que acontece com o que atravessa essa fronteira é desconhecido para os cientistas, porque não há como calculá-lo. A partir dela, nem mesmo a luz escapa da força gravitacional e qualquer tentativa de aplicar as leis da física termina sem resultados plausíveis.

O que se sabe, entretanto, é que tudo o que o buraco negro atrai faz com que ele aumente de tamanho. Mas existe a chamada “radiação de Hawking”, que é um processo teorizado pelo físico Stephen Hawking em que a emissão de radiação por buracos negros faz com que percam matéria.

Mas este é um processo extremamente lento: considerando um buraco negro teórico que tinha a mesma massa solar, levaria de 10 a 67 anos para evaporar, um tempo extremamente mais longo do que os 13 bilhões de anos estimados desde o Big Bang até hoje. de hoje.

Fonte: Roberto D. Dias da Costa, professor do Departamento de Astronomia do Instituto de Astronomia, Geofísica e Ciências Atmosféricas da Universidade de São Paulo

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