Buracos negros: vilões do universo ou distorção natural?

3 min de leitura
Imagem de: Buracos negros: vilões do universo ou distorção natural?
Imagem: NASA-GSFC/ESA/Gaia/DPAC
Avatar do autor

*Este texto foi escrito por uma colunista do TecMundo; saiba mais no final.

Grandes vilões do universo ou apenas uma distorção natural do espaço-tempo?

Apesar da versão hollywoodiana clássica, buracos negros são apenas uma consequência natural da relatividade geral. A relatividade geral, oficialmente publicada por Einstein em 1915, consiste em uma descrição geométrica do que é a gravidade. Basicamente, a gravidade é uma consequência da distorção do tecido espaço-tempo feita por objetos com massa. A massa distorce o espaço.

Para entender isso, basta pensarmos na analogia do lençol, sendo o lençol o representante do espaço-tempo. Ao colocarmos uma bola de boliche nesse lençol esticado, teremos uma distorção desse lençol. Mas, ao apoiarmos uma bexiga de ar, a distorção será bem menor. Isso porque a distorção depende da massa do objeto em questão. O mesmo funciona para a distorção do tecido espaço-tempo feita por objetos com massa: objetos mais massivos e densos irão provocar distorções maiores do que objetos mais leves.

A gravidade é a face dessa distorção. Ao colocarmos uma bola de boliche no tecido, ele será distorcido. Colocando um segundo objeto, esse objeto irá cair no primeiro, devido a essa distorção. O mesmo acontece com estrelas, planetas e buracos negros.

Para entender um pouco mais, confira a explicação visual abaixo:

Pela definição, buracos negros são a consequência da existência de um objeto muito denso e massivo que causa uma distorção extrema no tecido espaço-tempo. Essa distorção é tão extrema que nem a luz, que viaja no tecido espaço-tempo, consegue escapar da gravidade do objeto. E então temos o nome: buraco negro.

Agora qual origem desse objeto que causa tamanha distorção?

Para o caso de buracos negros, temos dois regimes de massa com duas histórias bem diferentes de formação. Um regime é na ordem de algumas massas solares. Já o outro é da ordem de milhares de massas solares.

Anatomia de um buraco negroAnatomia de um buraco negroFonte:  ESO 

O primeiro grupo, chamado buracos negros de massa estelar, são os objetos remanescentes de estrelas de alta massa. Todas as estrelas eventualmente começam seu processo de "morte". Esse processo se inicia quando seu combustível, fusão de hidrogênio em seu núcleo, acaba. Com o fim da disponibilidade de energia principal, a estrela começa a passar por diferentes fases evolutivas. Essas fases variam de acordo com a massa da estrela. Estrelas com massa acima ou cerca de 8 massas solares passam pelo que chamamos de supernova: um final espetacular explosivo.

Após a supernova, existem dois possíveis objetos remanescentes: estrelas de nêutron ou buraco negro. Escolher entre os dois finais também depende da massa da estrela, onde as mais passivas se tornarão buracos negros!

O segundo grupo consiste nos buracos negros com milhares de massas solares: os buracos negros supermassivos. Esses objetos geralmente habitam o centro de galáxias. A nossa galáxia, Via Láctea, também possui um, chamado Sgrt A*, com cerca de 4.000.000 de vezes a massa do Sol.

Simulação de um buraco negro supermassivo distorcendo a luz de fundoSimulação de um buraco negro supermassivo distorcendo a luz de fundoFonte:  NASA-GSFC/ESA/Gaia/DPAC 

A grande pergunta é: se não conseguimos ver o buraco negro, pois não é um objeto que emite luz, como sabemos da sua existência? Apesar não visualizarmos o objeto diretamente, é possível detectar a presença do buraco negro de algumas formas, sendo duas possíveis: pela influência gravitacional em outros objetos, como estrelas orbitando-o, ou pelo disco de acreção ao seu redor, que emite luz.

O primeiro caso resultou no prêmio Nobel de física de 2020. Observando por anos estrelas no coração da Via Láctea, foi possível mapear suas órbitas e provar a existência do buraco negro supermassivo Sgrt A*.

O segundo método mencionado está por trás da primeira foto de um buraco negro supermassivo, publicada em 2019 pela colaboração EHT. Na foto podemos ver o disco de acreção brilhante. A colaboração tem como objetivo agora tirar a primeira foto direta do Sgtr A* que, apesar de mais perto, é menor que o buraco negro em questão, que habita o centro da galáxia M87.

Buraco negroPrimeira foto de um buraco negro supermassivo, habitante do centro da galáxia próxima M87 (créditos: ESO)

Camila de Sá Freitas, colunista do TecMundo, é bacharel e mestre em astronomia. Atualmente é doutoranda no Observatório Europeu do Sul (Alemanha). Autointulada Legista de Galáxias, investiga cenários evolutivos para galáxias e possíveis alterações na fabricação de estrelas. Está presente nas redes sociais como @astronomacamila.