Buraco Negro

O Buraco Negro é provavelmente o tema mais abordado nos filmes de ficção científica e são dos objectos mais misteriosos e poderosos do universo e estão envoltos em mistério, de alguma verdade cientifica e de muita imaginação.
Um buraco negro é uma região do espaço que é tão densa que nem mesmo a luz pode escapar da sua superfície. O tipo mais comum de buracos negros são conhecidos como buracos negros de massa estelar como eles são aproximadamente algumas vezes a massa do nosso sol (10 – 15 vezes) esgotam o combustível nuclear, resultando no colapso da estrela, fazendo-a explodir, deixando um buraco negro atrás de onde outrora existiu a estrela.
Os outros dois tipos de buracos negros são buracos negros supermassivos – buracos negros com massas milhões de vezes a massa do Sol, e os micro buracos negros (buracos negros com massas extremamente pequenas, talvez tão pequenas quanto 20 microgramas, criados durante a colisão de duas partículas de energia muito alta.

Os buracos negros, não têm alcance gravitacional maior do que qualquer outra estrela da mesma massa. Desse modo, se o nosso Sol, de repente se tornasse um buraco negro da mesma massa, o resto dos objetos, incluindo a Terra, não seria afetado gravitacionalmente. A Terra permaneceria em sua órbita atual não sendo sugada para dentro do Buraco negro, assim como todo o sistema solar. Naturalmente, as outras coisas seriam afetadas, como a quantidade de luz e calor que a Terra recebe.

Existe uma região de espaço em torno do buraco negro de onde a luz não pode escapar, daí que provém o nome buraco negro. O limite desta região é conhecida como o horizonte de eventos, e é definido como o ponto em que a velocidade de escape a partir do campo gravitacional é igual à velocidade da luz. O cálculo da distância radial a este limite pode tornar-se bastante complicado quando o buraco negro está em rotação ou está carregado.

 Como a luz não pode escapar da região em torno de um buraco negro e seu horizonte de eventos, não é possível “ver” directamente um buraco negro. No entanto, é possível observar estes objectos através do seu efeito sobre o meio que o rodeia. Outra forma para detectar um buraco negro é através da gravidade intensa que geram e fazem com que a luz se curve quando passa por eles. Como as estrelas por trás dos buracos negros se movem em relação a ele, a luz emitida por elas aparecerá distorcida, ou as estrelas parecem se mover de uma maneira incomum. A partir desta informação a posição e a massa do buraco negro pode ser determinada.
Existe outro tipo de sistema de buraco negro, conhecido como um microquasar composto por um buraco negro de massa estelar num sistema binário com uma outra estrela, geralmente uma grande estrela. Devido à imensa gravidade do buraco negro, a matéria da estrela companheira é sugada e forma um disco em volta do buraco negro. Este material, em seguida, aquece à medida que começa a cair no buraco negro por meio de um processo chamado acreção. O resultado é a criação de raios-X

A última maneira que poderíamos detectar um buraco negro é através de um mecanismo conhecido como radiação de Hawking e é uma consequência da termodinâmica, que decorre da fuga de energia de um buraco negro.

A ideia básica é que, devido às interacções naturais e flutuações no vácuo, a matéria será criada na forma de um electrão um anti-electrão (chamado de positrão). Quando isto ocorre perto do horizonte de eventos, uma partícula vai ser ejectada para longe do buraco negro, enquanto que o outro irá cair dentro do poço gravitacional.

Para um observador, tudo o que é “visto” é uma partícula ser emitida a partir do buraco negro. A partícula seria visto como tendo a energia positiva. Ou seja, por simetria, a partícula que caiu no buraco negro teria energia negativa. O resultado é que, com o tempo buracos negros perdem energia e portanto, perdem massa (segundo famosa equação de Einstein ). Devido a esse fato, nota-se que os buracos negros acabam por se deteriorar completamente a menos que mais de massa seja adicionada. E é este mesmo fenómeno que é responsável pelas vidas curtas que se supostamente os micro buracos negros teriam.

Seja o que estiver dentro de um buraco negro, nem que seja um raio de luz, consegue sair. E devido a alguns estranhos efeitos de gravidade extrema, é impossível observar o seu interior. Albert Einstein, nunca acreditou que os buracos negros fossem reais. As suas fórmulas viabilizavam a sua existência, mas, segundo ele, a natureza não permitiria tais objectos. Para Einstein, a ideia mais inconcebível era que a gravidade pudesse suplantar forças supostamente maiores e, essencialmente fizesse desaparecer o núcleo de uma estrela enorme. Ainda assim, os cientistas interrogavam-se sobre essa possibilidade. O nome “buraco negro” foi utilizado pela primeira vez em 1967, numa palestra do físico norte-americano John Wheeler na Universidade de Colúmbia, em Nova Iorque.

 O buraco negro que se localiza no meio da Via Láctea é 4,3 milhões de vezes mais pesado do que o Sol. Outro, alojado na vizinha galáxia de Andrómeda, tem a massa de 100 milhões de sóis. Pensa-se que outras galáxias contenham buracos negros com a dimensão de milhares de milhões de sóis e algumas até alberguem monstros com o tamanho de dezenas de milhares de milhões. Os buracos não nasceram deste tamanho. Ganharam peso, como todos nós, a cada refeição.
Na verdade, os buracos Negros nem são buracos, nem são negros. São apenas um espaço vazio total e completo, como os físicos gostam de dizer. A presença de um buraco deduz-se do efeito que exerce nas suas redondezas.
Quando interrogamos algum perito sobre o seu grau de certeza quanto à existência efectiva de buracos negros, a resposta constante é 99,9%. Se não houver buracos negros no centro da maioria das galáxias, terá de existir algo ainda mais extravagante.
Ao deslocar-se em direcção ao buraco negro, a matéria gera muito calor por fricção. A combinação de fricção e rotação significa que uma quantidade enorme de matéria que se precipita em direcção a um buraco negro, por vezes mais de 90%, não passa pelo horizonte de eventos, mas é projectada, como faíscas largadas por uma roda de amolador.
Esta matéria aquecida é canalizada em jactos lançados na direcção do espaço, para longe do buraco, a velocidades incríveis, geralmente apenas uma fracção abaixo da velocidade da luz. Os jactos podem prolongar-se por milhões de anos-luz, penetrando numa galáxia. Por outras palavras, os buracos negros movimentam estrelas antigas no centro galáctico e canalizam os gases escaldantes gerados no processo para os confins da galáxia. O gás arrefece e acaba por formar novas estrelas, regenerando a galáxia.

Importa esclarecer duas ou três interpretações acerca dos buracos negros. Em primeiro lugar, a ideia de que os buracos negros tentam sugar-nos para o seu interior. Um buraco negro não tem mais poder de sucção do que uma estrela normal. Possui, simplesmente, uma força extraordinária para o seu tamanho. Se o nosso sol se transformasse num buraco negro, conservaria a mesma massa, mas o seu diâmetro encolheria de 1.392.000 quilómetros para menos de 6,5 quilómetros. A Terra ficaria escura e gelada, mas a nossa órbita em redor do Sol não sofreria alterações. Este buraco negro solar exerceria sobre o nosso planeta a mesma força de atracção gravitacional anteriormente exercida pelo Sol, com o seu tamanho original.
O tempo e os buracos negros têm uma relação estranha. Na verdade, o próprio conceito de tempo é invulgar. O tempo não passa à mesma velocidade para todos. Como Einstein descobriu, o tempo é afectado pela gravidade. Se colocarmos relógios extremamente exactos em cada piso de um arranha-céus, os segundos passarão a velocidades diferentes em cada relógio. Nos relógios dos pisos inferiores – mais próximos do centro da Terra, onde a gravidade é mais forte – os segundos suceder-se-ão ligeiramente mais devagar do que nos relógios dos pisos superiores. Nunca nos apercebemos disto porque as variações são extraordinariamente pequenas, um bilionésimo de segundo a mais aqui e além. Os relógios instalados nos satélites de posicionamento global têm de ser programados para um ritmo ligeiramente mais lento do que os que se encontram à superfície da Terra. Se assim não fosse, o GPS não seria rigoroso.

Se estivermos próximos de um buraco negro e conseguíssemos aproximar-nos de um horizonte de eventos, mas não o atravessando, cada minuto que lá passássemos, seria um milhão de anos na Terra. É difícil acreditar, mas é mesmo assim. 
A gravidade é mais forte do que o tempo.

E se atravessar o horizonte de eventos? O que acontecerá? Nenhum observador externo o verá cair. Ficaríamos imobilizados na fronteira durante um período de tempo infinito.

  Há alguma discordância na comunidade científica sobre o momento em que o horizonte é atravessado. 
É possível que exista uma parede de fogo e que, ao atingir o horizonte de eventos, o objecto deflagre, subitamente, em chamas.

 Talvez nada aconteça se atravessarmos o horizonte de eventos. Atravessamos simplesmente, sem a noção de estarmos perdidos para o resto do universo. Diz-se frequentemente que os buracos negros têm uma profundidade infinita, mas não é verdade. Existe um fundo. Mas ninguém viverá para vê-lo. 
A gravidade vai aumentando à medida que caímos lá dentro. A força exercida nos seus pés, caso caísse com os pés para a frente, seria tão superior à exercida na sua cabeça, pelo que o seu corpo seria esticado até se partir ao meio, no entanto pedaços de nós chegariam até ao fundo. No centro de um buraco negro, existe o enigma da singularidade. Compreender o que é uma singularidade representaria um dos maiores feitos científicos da história. Primeiro seria necessário inventar uma teoria nova – uma que fosse para além da relatividade geral de Einstein. E seria necessário ultrapassar a mecânica quântica, que prediz o que acontece às partículas microscópicas. Ambas as teorias oferecem boas aproximações à realidade, mas num local de extremos, como o interior de um buraco negro, nenhuma se aplica. No entanto, há ali qualquer coisa, pelo menos no sentido matemático. Qualquer coisa não só pequena, mas também inimaginavelmente pesada.
Nunca saberemos o que se encontra no interior de uma singularidade. Nos últimos anos, tornou-se cada vez mais aceite entre os físicos teóricos que o nosso universo não é tudo o que existe. Vivemos antes naquilo que se apelida de multiverso, uma vasta colecção de universos, cada um assemelhando-se a um buraco no queijo suíço da realidade. Isto é altamente especulativo, mas é possível que, para originar um universo novo, tenhamos primeiro de pegar num punhado de matéria de um universo já existente, esmagá-la e selá-la.

Afinal, conhecemos o resultado de pelo menos uma singularidade. 
O nosso universo nasceu, há 13.800 milhões de anos, com uma explosão. No instante anterior, tudo estava condensado numa partícula infinitamente pequena com uma densidade maciça – uma singularidade.