Buraco Negro

Corpo cósmico hipotético de extrema densidade gravitacional, do qual nenhuma matéria ou energia, nem mesmo a luz, consegue escapar. O conceito de buraco negro é formulado pela primeira vez em 1783, pelo inglês John Michell.

A compreensão moderna do buraco negro é baseada na Teoria da Relatividade Geral, completada em 1916 pelo físico Albert Einstein (1879-1955). O buraco negro é formado partir dos restos da explosão de uma estrela com massa dezenas de vezes superior à do Sol. Esse processo ocorre quando a estrela esgota seu combustível termonuclear interno, passando a se contrair e elevar intensamente a temperatura. O resultado é uma grande explosão (a supernova) e resíduos extremamente condensados. Caso essa massa remanescente seja superior duas ou três vezes à massa do Sol, sua densidade passa a crescer indefinidamente. O campo gravitacional criado torna-se tão forte que não deixaria nenhum tipo de radiação escapar, caracterizando o buraco negro.

A absorção de toda a radiação luminosa torna muito difícil a detecção dos buracos negros. Entretanto, essa tarefa é facilitada quando a estrela que dá origem ao buraco negro faz parte de um sistema binário (formado inicialmente por duas estrelas). Nesse caso, o buraco negro pode ser percebido pela matéria que ele extrai da outra estrela desse sistema. Ao entrar em seu campo gravitacional, essa matéria é aquecida a altíssima temperatura, dando origem a uma forte emissão de raios X antes de ser tragada e desaparecer.

Já foram encontradas evidências de mais de dez buracos negros. O primeiro, descoberto em 1972, Cygnus X-1, estaria localizado a cerca de 6 mil anos-luz da Terra. Ele seria um dos componentes de um sistema binário, integrado por uma estrela supergigante azul, catalogada como HDE 226.868

Os buracos negros ainda representam um mistério no estudo do Universo, porém muito já se conhece sobre suas propriedades. Hoje eles são utilizados como um laboratório de pesquisa para novas teorias do Cosmos, já no século XVIII havia idéias sobre corpos celestes diferentes dos convencionais, como estrelas que, de tão compactas, não deixariam nem mesmo a luz escapar de sua força de gravidade. Estas estrelas seriam os buracos negros. Hoje sabemos que os buracos negros correspondem a fenômenos que ocorrem quando as estrelas estão morrendo. Se uma estrela possui massa aproximadamente quatro vezes a do Sol ou maior, sua atração gravitacional será tão intensa que irá superar a repulsão existente na matéria comum.

Desta forma, a estrela entra em colapso e torna-se uma estrela tão densa e compacta que nem mesmo a luz sairia de seu interior. Além disso, ela é capaz de atrair corpos próximos e triturar toda a matéria. Um buraco negro de um centímetro seria suficiente para destruir a Terra. Se pudéssemos compactar a Terra a um centímetro de diâmetro ele se transformaria em um buraco negro. Se o Sol tivesse cerca de seis quilômetros com toda sua massa ele seria um buraco negro.

Para a Teoria da Relatividade de Einstein, os buracos negros correspondem a posições onde o espaço-tempo de quatro dimensões curva-se para o infinito, transformando este local em um mistério para a ciência moderna.

O Buraco Negro

A primeira idéia sobre a possibilidade da existência de buracos negros surgiu em 1783, quando John Michell, um astrônomo inglês, propôs que poderiam existir estrelas tão densas que seriam incapazes de emitir luz, na época chamada de estrelas escuras.

Michell argumentou que se atirarmos uma partícula verticalmente para cima sua subida será retardada pela gravidade e cairá. No entanto, se a velocidade inicial for maior que um valor crítico denominado velocidade de escape, a gravidade não terá força suficiente para deter a partícula e ela escapará.

A velocidade da luz (3 . 10-5 km/s) é mais que suficiente para escapar da Terra ou do Sol, cujas velocidades de escape são aproximadamente 12 km/s e 100 km/s respectivamente.

Essas estrelas, com massa superior à do Sol e velocidade de escape superior à velocidade da luz, não poderiam ser vistas, pois qualquer feixe de luz seria puxado de volta pela força da gravidade.

A idéia de Michell baseava-se na física newtoniana, onde o tempo era absoluto e independente. Einstein, em sua teoria, equaciona a gravidade com curvatura do espaço-tempo em torno de corpos maciços. Essa curvatura é de grande importância para corpos com grande massa como estrelas e planetas. A força da gravidade, nesses corpos, pode desviar a trajetória de partículas como a luz. A Teoria da Relatividade Geral também prevê que o tempo passa mais devagar em campos gravitacionais intensos.

Buraco Negro

A Teoria da Relatividade prevê que o campo gravitacional de um buraco negro gere curvaturas acentuadas no espaço-tempo. O centro do buraco negro está na ponta do cone.

Em 1916, Karl Schwarzschild encontrou a solução das equações de campo da relatividade geral que representava um buraco negro. Pelas equações de Einstein ele descobriu que uma estrela extremamente densa poderia se contrair até virar uma singularidade. No entanto sua idéia foi ignorada durante anos até que em 1939 os físicos Hartland Snyder e Robert Oppenheimer