O que são os buracos negros e como eles se formam
Um buraco negro tem uma atração gravitacional tão intensa que nada, nem mesmo a luz, pode escapar dele.
A
"superfície" de um buraco negro, chamada de horizonte de eventos,
define o limite onde a velocidade necessária para escapar excede a velocidade
da luz, que é o limite de velocidade do cosmos. A matéria e a radiação entram,
mas não conseguem sair.
Duas
classes principais de buracos negros foram amplamente observadas. Buracos
negros de massa estelar com três a dezenas de vezes a massa do Sol estão
espalhados por nossa galáxia, a Via Láctea, enquanto monstros supermassivos
pesando de 100.000 a bilhões de massas solares são encontrados no centro da
maioria das grandes galáxias, incluindo a nossa.
Um buraco negro de massa estelar se forma quando uma estrela com mais de 20 massas solares esgota o combustível em seu núcleo e colapsa sob seu próprio peso. O colapso desencadeia uma explosão de supernova que explode as camadas externas da estrela. Mas se o núcleo esmagado contém mais de cerca de três vezes a massa do Sol, nenhuma força conhecida pode impedir seu colapso em um buraco negro. A origem dos buracos negros supermassivos é mal compreendida, mas sabemos que eles existem desde os primeiros dias da vida de uma galáxia.
Em
2019, astrônomos usando o Event Horizon Telescope (EHT) - uma colaboração
internacional que conectou oito radiotelescópios terrestres em uma única antena
do tamanho da Terra - capturaram a imagem de um buraco negro pela primeira vez.
Ele aparece como um círculo escuro sombreado por um disco orbital de matéria
quente e brilhante. O buraco negro supermassivo está localizado no coração de
uma galáxia chamada M87, localizada a cerca de 55 milhões de anos-luz de
distância, e pesa mais de 6 bilhões de massas solares. Seu horizonte de eventos
se estende tanto que poderia abranger grande parte de nosso sistema solar muito
além dos planetas.
Já entendemos que a velocidade de escape de um
buraco negro é superior à velocidade da luz. Mas por quê? Como podemos ter certeza
disso apenas pela matemática? Na verdade, é muito simples. A Terra tem mais
força gravitacional que a Lua, e o Sol tem mais força gravitacional que a
Terra, e assim por diante, porque quanto mais massivo o corpo gerador dessa
força, maior velocidade teríamos que atingir para escapar desse corpo.
Partes de um buraco negro: Singularidade: é o centro do buraco
negro, um ponto unidimensional onde a densidade e a gravidade se tornam quase infinitas.
Horizonte de Eventos: é a fronteira
teórica em torno da singularidade, a partir da qual a velocidade de escape é
maior que a velocidade da luz.
Disco de acreção: ele não faz
exatamente parte do buraco negro, mas está lá e é uma das únicas coisas que
podemos ver de fato. Trata-se de um anel formado por gases superaquecidos e
plasma que fica orbitando em torno do horizonte de eventos. Alguma parte será
consumida, enquanto outras podem ter um destino muito mais emocionante, como
veremos a seguir.
Jatos relativísticos: uma parte da matéria
no disco de acreção será arremessada na forma de jatos em velocidade próxima à
da luz. Os jatos podem ser sutis ou ter um brilho muito intenso.
Apesar de já conhecermos
bastante a respeito de buracos negros, muitas perguntas continuam sem
respostas. Por exemplo, se não existe singularidade, o que há dentro dos
buracos negros? Será que eles são, de fato, buracos, e podem levam para algum
outro lugar no universo? Há cientistas que afirmem que talvez sim, inclusive.
Mas ainda há muito o que
explorar sobre o assunto, afinal, a ciência sobre isso está acontecendo agora,
em tempo real, e temos a chance de acompanhar tudo isso em primeira mão!
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