Nosso amor pelos buracos negros continua a crescer à medida que nosso conhecimento desses corpos celestes se expande. A última notícia é a descoberta de um raro buraco negro de “peso médio”, relativamente novo na família dos buracos negros.
Já sabíamos que alguns buracos negros têm apenas algumas vezes a massa do nosso Sol, enquanto outros são mais de um bilhão de vezes mais massivos. Mas outros com massas intermediárias, como aquele 2.200 vezes a massa do nosso Sol recentemente descoberto no aglomerado de estrelas 47 Tucanae, são surpreendentemente elusivos.
Então, o que há com os buracos negros, essas prisões gravitacionais que prendem qualquer coisa que se aproxime demais deles, que capture a imaginação de pessoas de todas as idades e profissões?
Estrelas escuras
Já em 1783, no quadro da dinâmica newtoniana, o conceito de “estrelas escuras” com densidade suficientemente alta para que nem mesmo a luz pudesse escapar de sua atração gravitacional havia sido proposto pelo filósofo e matemático inglês John Michell.
Quase imediatamente após Albert Einstein apresentar sua teoria da relatividade geral em 1915, que suplantou a descrição de Newton de nosso Universo e revelou como o espaço e o tempo estão intimamente ligados, o colega alemão Karl Schwarzschild e o holandês Johannes Droste derivaram independentemente as novas equações para uma massa esférica ou pontual .
Embora na época a questão ainda fosse uma curiosidade matemática, no quarto de século que se seguiu os físicos nucleares perceberam que estrelas com massa suficiente entrariam em colapso sob seu próprio peso para se tornar esses buracos negros previamente teorizados.
Sua existência foi eventualmente confirmada por astrônomos usando telescópios poderosos e, mais recentemente, buracos negros em colisão foram a fonte das ondas gravitacionais detectadas com a instrumentação LIGO nos Estados Unidos.
Um objeto denso:
A densidade de tais objetos é estonteante. Se nosso Sol se tornasse um buraco negro, ele precisaria entrar em colapso de seu tamanho atual de 1,4 milhão de km para um raio de menos de 3 km (6 km de diâmetro). Sua densidade média dentro deste “raio de Schwarzschild” seria de quase 20 bilhões de toneladas por centímetro cúbico.
O aumento da força e da atração da gravidade à medida que você se aproxima de um buraco negro pode ser dramático.
Na Terra, a força da atração gravitacional que o mantém na superfície é aproximadamente a mesma em seus pés e em sua cabeça, que está um pouco mais longe do planeta.
Mas perto de alguns buracos negros, a diferença na atração gravitacional da cabeça aos pés é tão grande que você seria separado e esticado em um nível atômico, em um processo conhecido como espaguetificação.
Em 1958, o físico americano David Finkelstein foi o primeiro a perceber a verdadeira natureza do que veio a ser chamado de “horizonte de eventos” de um buraco negro. Ele descreveu essa fronteira em torno de um buraco negro como a membrana unidirecional perfeita.
É uma superfície intangível que encapsula uma esfera sem retorno. Uma vez dentro desta esfera, a atração gravitacional do buraco negro é grande demais para escapar – mesmo para a luz.
Em 1963, o matemático neozelandês Roy Kerr resolveu as equações para buracos negros rotativos mais realistas. Essas curvas produziram curvas parecidas com o tempo, que permitiram o movimento para trás no tempo.
Embora essas estranhas soluções para as equações da relatividade geral tenham aparecido pela primeira vez no trabalho de 1949 do lógico austríaco-americano Kurt Gödel, costuma-se pensar que devem ser um artefato matemático ainda a ser explicado.
Buracos pretos e brancos
Em 1964, dois americanos, a escritora Ann Ewing e o físico teórico John Wheeler, introduziram o termo “buraco negro”. Posteriormente, em 1965, o astrofísico teórico russo Igor Novikov introduziu o termo “buraco branco” para descrever o oposto hipotético de um buraco negro.
O argumento era que, se a matéria caísse em um buraco negro, talvez fosse expelida em nosso universo a partir de um buraco branco.
Essa ideia está parcialmente enraizada no conceito matemático conhecido como ponte Einstein-Rosen. Descoberto (matematicamente) em 1916 pelo físico austríaco Ludwig Flamm, e reintroduzido em 1935 por Einstein e o físico americano-israelense Nathan Rosen, foi posteriormente denominado de “buraco de minhoca” por Wheeler.
Em 1962, Wheeler e o físico americano Robert Fuller explicaram por que esses buracos de minhoca seriam instáveis para transportar até mesmo um único fóton através do mesmo universo.
Fato e ficção
Não surpreendentemente, a ideia de entrar em um portal (buraco negro) e ressurgir em algum outro lugar do universo – no espaço e / ou no tempo – gerou inúmeras histórias de ficção científica, incluindo Doctor Who, Stargate, Fringe, Farscape e Disney’s Black Hole .
As produções em andamento podem simplesmente alegar que seus personagens estão viajando para um universo diferente ou paralelo ao nosso. Embora pareça ser matematicamente viável, é claro que não há nenhuma evidência física para apoiar a existência de tais universos.
Mas isso não quer dizer que a viagem no tempo, pelo menos em um sentido limitado, não seja real. Ao viajar em grande velocidade, ou talvez cair em um buraco negro, a passagem do tempo torna-se mais lenta em relação à experimentada por observadores estacionários.
Os relógios que voaram rapidamente ao redor do mundo demonstraram isso, exibindo defasagens de acordo com a teoria da relatividade especial de Einstein.
O filme Interestelar de 2014 mostrou esse efeito em torno de um buraco negro, criando assim uma sensação de viajar no tempo para o astronauta Cooper (interpretado por Matthew McConaughey).
Apesar do nome estranhamente cativante, a frase “buraco negro” talvez seja um tanto enganosa. Implica um buraco no espaço-tempo através do qual a matéria cairá, em oposição à matéria caindo sobre um objeto incrivelmente denso.
O que realmente existe dentro do horizonte de eventos de um buraco negro é calorosamente debatido. As tentativas de entender isso incluem a imagem “fuzzball” da teoria das cordas ou descrições de buracos negros nas teorias da gravidade quântica conhecidas como “redes de espuma de spin” ou “gravidade quântica em loop”.
Uma coisa que parece certa é que os buracos negros continuarão a nos intrigar e a nos fascinar por algum tempo.
Publicado em 24/11/2021 01h19
Artigo original:
- https://www.universal-sci.com/headlines/2017/2/11/black-holes-are-even-stranger-than-you-can-imagine