Novamente Einstein estava certo! Enfim, um Buraco Negro!

Novamente Einstein estava certo! Enfim, um Buraco Negro!

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Publicado por Carlos Barbon
17 de abril de 2019

Por M.Sc. Rudnei Machado, professor Embaixador do CERN – Organização Europeia para Pesquisa Nuclear e professor de Física no Colégio Global.

 

O ano de 2019 é um ano muito importante para o meio científico e acadêmico, pois temos datas comemorativas de grande valor: o Ano Internacional da Tabela Periódica, o Centenário de Sobral, 50 anos da chegada do homem na Lua, o centenário da União Astronômica Internacional e, agora, a primeira “fotografia” de um buraco negro.

A teoria que embasa o conceito de buraco negro foi postulada por Einstein ao explicar a Teoria Geral da Relatividade em 1916, ao estabelecer que a luz sofreria desvio na sua trajetória ao se aproximar de intensos campos gravitacionais, mas os cálculos que predizem a existência do buraco negro são do astrofísico alemão Karl Schwarzschild (1876 – 1916), que foram realizados em pleno front da 1ª Grande Guerra Mundial. Einstein não se convenceu da existência de buracos negros, acreditava que as soluções encontradas por Schwarzschild não tinham uma realidade física.

E o que é um buraco negro? A teoria moderna sobre buraco negro é a de uma região do espaço dotada de uma gravidade tão intensa, que nada consegue fugir do seu campo gravitacional, inclusive a luz.  A fronteira imaginária do buraco negro é chamada de horizonte de eventos, não visível (imaginária), que representa um limiar, ou seja, uma vez dentro dessa região você não conseguiria mais escapar do campo gravitacional do Buraco Negro.  Como nada consegue escapar do buraco negro, uma pessoa fora do evento não conseguiria ver o que se passa além da fronteira do buraco negro, semelhantemente ao marinheiro que não consegue enxergar além do horizonte – devido à curvatura da Terra.

Buraco Negro representando o horizonte de eventos e o ponto de singularidade.

Fonte: Sociedade Brasileira de Física

 

Como um buraco negro consegue ser tão denso? Isso é possível devido a uma singularidade, que nada mais é do que um ponto em que a matéria está concentrada, a uma taxa elevadíssima de massa, podendo ultrapassar a massa de bilhões de estrelas como o nosso Sol. Outro item importante é que o tamanho do buraco negro é diretamente proporcional à massa de sua singularidade, podendo ter algumas massas solares até os buracos negros massivos (massa de singularidade gigantesca), que acredita-se que tenham surgido juntamente com  o universo.

Seria possível termos um buraco negro na Terra? Teoricamente, se fosse possível compactar toda a massa num ponto, tendo assim um horizonte de eventos, que no caso da Terra seria de aproximadamente 9 mm; já os buracos massivos, essa distância é da ordem de bilhões de quilômetros.

Os buracos negros se formam a partir de estrelas massivas, que ao chegarem no fim da sua existência (por ter consumido todo o seu combustível – predominantemente o Hidrogênio, acabam se colapsando; gerando ao final um corpo com densidade absurdamente elevada e que provoca a singularidade necessária ao buraco negro. Aqui surge uma pergunta, todo colapso de estrelas é um buraco negro? E a resposta é não! Existe uma massa mínima para que isso aconteça, que após o colapso, é cerca de três vezes a massa solar e a massa inicial da estrela era superior a 25 vezes a massa do Sol.

Evolução de uma estrela a partir da sua massa inicial

Fonte: Revista Física na Escola, v. 10, n. 1, p. 32, 2009.

 

Por que os buracos negros são importantes para nós? A compreensão do que ocorre num buraco negro nos permite compreender como o universo surgiu e também porque o universo está em expansão acelerada. Outro ponto importante é desmistificar informações que já viraram “verdades”, como a de que se o nosso Sol virasse um buraco negro ele nos sugaria e todos morreríamos. Isso não é verdade! Se o nosso Sol virasse um buraco negro nada aconteceria com a nossa trajetória em torno do Sol.

E o buraco negro apresentando no dia 10 de abril? O primeiro buraco negro fotografado está no centro da galáxia M87, a uma distância da Terra de 50 milhões de anos-luz (levaríamos 50 milhões de anos para chegar até esse buraco negro se fosse possível viajarmos na velocidade da luz). Seu diâmetro é de 40 bilhões de quilômetros e sua massa de singularidade é de 6,5 bilhões vezes a massa do Sol.

Na figura de cima, temos a imagem do buraco negro apresentada pelo EHT (Telescópio do Horizonte de Eventos) e na figura de baixo uma simulação em computador.

Crédito das imagens: EHT Collaboration.

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