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De todos os lugares do universo que você poderia visitar, um buraco negro provavelmente seria um dos últimos lugares onde você gostaria de estar. Mesmo que você saiba muito pouco sobre buracos negros, provavelmente pensaria que não é um daqueles lugares que você absolutamente precisa visitar. Na verdade, existem muitos motivos pelos quais você gostaria de evitar buracos negros, mas se você quer saber exatamente o que aconteceria se encontrasse um, por que não damos uma olhada?
O que é um buraco negro?
Em termos simples, um buraco negro é um lugar no espaço onde a gravidade se tornou tão forte que nada consegue escapar, nem mesmo a luz. É por isso que o chamamos de negro: é fisicamente impossível vê-lo, porque a luz não consegue escapar. Sem luz, não há nada para ver.
Podem existir dois tipos de buracos negros em nosso Universo. O primeiro tipo são os buracos negros primordiais. Acredita-se que eles tenham se formado logo após o Big Bang. Eles seriam menos densos do que outro tipo de buraco negro, chamado buraco negro estelar.
O buraco negro primordial pode ter se formado antes mesmo do surgimento das estrelas. Há uma teoria de que aglomerados densos de matéria podem ter existido no início do universo, quando tudo era muito quente e estava apenas começando a evoluir. Esses aglomerados podem ter colapsado sob sua própria gravidade, formando uma versão menor do que hoje chamamos de buraco negro.
Um tipo mais comum de buraco negro é o buraco negro estelar, que se forma dentro de uma estrela. Quando uma estrela se torna muito massiva no final de sua vida — se for grande o suficiente, ou seja, cerca de 25 vezes maior que o nosso Sol — ela colapsa sobre si mesma, tornando-se tão densa que um buraco negro se forma.
O Universo também contém buracos negros supermassivos que, como o próprio nome indica, são bastante impressionantes. Buracos negros supermassivos são encontrados, por vezes, nos centros das galáxias. Acredita-se que tenham sido formados pelo colapso de estrelas massivas há bilhões de anos e, desde então, o buraco negro, como outras estrelas, tem sido capaz de atrair matéria, crescendo cada vez mais. Podem até mesmo ter sido capazes de absorver outros buracos negros.
Quantos existem no total?
Basicamente, nada consegue escapar de um buraco negro; você não tem torque suficiente para escapar de algo do qual nem mesmo a luz consegue escapar. Isso significa que eles são bem perigosos. Certamente não são tão comuns, certo? São como tubarões no oceano, você só precisa ficar atento. Mas isso é mais difícil de avaliar.
Por muito tempo, a resposta mais razoável para a pergunta sobre quantos buracos negros existem no universo era: muitos. Muitos para contar. Impossível estimar. Isso porque detectar fenômenos cósmicos já é difícil, dada a imensidão do universo. Detectar algo que não se pode ver é ainda mais difícil. É preciso medir ondas gravitacionais e fenômenos observáveis tipicamente associados às estrelas. De certa forma, é como contar pedras em um lago pelos respingos.
É claro que quaisquer números que encontrarmos serão apenas estimativas; não estamos fornecendo valores exatos. E, por favor, sigam nosso exemplo da mesma forma que estimamos a população da Terra, sem contar literalmente cada pessoa. Mas fizemos progressos nos últimos anos e temos uma estimativa aproximada do número de buracos negros que acreditamos que possam existir. Estão preparados? Talvez queiram se sentar, olhar por cima do ombro e garantir que nada esteja prestes a sugar vocês para o esquecimento.
Trabalhando com grandes volumes de dados complexos, os astrofísicos calcularam que existem aproximadamente 40 quintilhões de buracos negros no universo. Caso você não saiba, um quintilhão contém 18 zeros.
Qual o tamanho que eles atingem?
No centro da nossa galáxia, a Via Láctea, encontra-se um buraco negro conhecido como Sagitário A*. Não é o maior buraco negro que já descobrimos. No entanto, para se ter uma ideia do seu tamanho, ele é 4 milhões de vezes maior que o nosso Sol.
Um buraco negro típico pode ser várias vezes maior que o nosso Sol, ou até mesmo centenas de vezes maior. É importante lembrar que isso ocorre apenas durante sua formação. Como qualquer objeto recém-nascido, ele crescerá. À medida que o buraco negro começa a se "alimentar", absorvendo gases e partículas do sistema circundante, ele pode começar a devorar outras estrelas, tornando-se cada vez maior. Quanto mais velho ele fica, maior será o seu tamanho.
Como já mencionamos, Sagitário A* é 4 milhões de vezes maior que o nosso Sol. Você ficará feliz em saber que é uma galáxia pequena. Existe também uma galáxia chamada Holmberg 15A, que tem um buraco negro no seu centro. Ela é 40 bilhões de vezes maior que o nosso Sol.
Buracos negros supermassivos, como o da galáxia Holmberg 15A, podem ter se formado no primeiro bilhão de anos do nosso Universo. É provável que tenham devorado diversas estrelas durante suas vidas e também podem ser o resultado da colisão entre duas galáxias, com um buraco negro consumindo o outro. Além disso, podem acumular matéria escura.
Um contraste interessante aqui são os buracos negros primordiais que discutimos anteriormente. Esses buracos negros são muito menos densos do que os buracos negros estelares e os buracos negros supermassivos. Embora seja apenas teórico, acredita-se que alguns deles possam ser 100.000 vezes menores do que um clipe de papel. Portanto, estamos falando de fenômenos cósmicos bastante minúsculos e pouco impressionantes em termos de tamanho. Por outro lado, eles podem ser 100.000 vezes mais densos do que o nosso Sol, então um encontro com eles ainda pode não valer a pena.
O que acontece dentro de um buraco negro?
Você gosta de espaguete? Vai concordar que é bem gostoso. E de todas as opções de massa, é uma das melhores. É fácil de comer, basta enrolá-lo no garfo ou sorvê-lo, nada sofisticado. É divertido! A menos, é claro, que espaguete seja a sua praia.
Espaguetificação é um nome ridiculamente engraçado para o processo que ocorre quando um objeto cai em um buraco negro com a massa certa. A gravidade do buraco essencialmente o puxará em sua direção, como um espaguete. Se você já tentou se enrolar em forma de espaguete, sabe que é impossível fazer isso confortavelmente. Vai te matar, e feio.
Mesmo em um objeto tão pequeno quanto o ônibus espacial, as forças gravitacionais na parte frontal serão significativamente mais fortes do que na parte traseira. Isso é resultado do acentuado gradiente gravitacional que se experimenta ao se aproximar do buraco negro. Imagine uma tigela de gelatina, onde você usa um canudo para sugar a gelatina da parte central superior.
O fundo da tigela não será danificado por enquanto, mas você destruirá tudo o que o canudo tocar. O mesmo acontecerá com sua nave. Tudo se acumulará naquele canudo, independentemente de ter sido essa a sua função ou não. As forças de maré do buraco negro irão esticá-lo e depois despedaçá-lo. Isso é espaguetificação.
É importante lembrar que a espaguetificação não é possível em todos os buracos negros. Isso depende muito da massa do próprio buraco negro. Buracos negros supermassivos têm uma força gravitacional tão grande que esse gradiente não te afetaria em nada. Não seria uma experiência agradável; você simplesmente cairia dentro dele e experimentaria todas as outras coisas terríveis que vêm com isso.
Por outro lado, embora isso não seja necessariamente positivo, você provavelmente morrerá muito antes que isso aconteça. Ao redor de um buraco negro existe o que é chamado de disco de acreção, onde todas as partículas de matéria que ainda não foram absorvidas se acumulam. É como um anel cósmico ao redor de uma banheira, toda essa gosma circundando o centro.
O problema com o anel de acreção é que ele está sujeito à força gravitacional do próprio buraco negro. Ele fica tão quente que começa a emitir radiação. A gravidade e o atrito se combinam para produzir raios X e raios gama. Portanto, antes que o buraco negro transforme você em marshmallows cósmicos, o disco de acreção irá incinerá-lo.
Mas isso não é tudo! Devido ao efeito de dilatação do tempo inerente a um buraco negro, à medida que você se aproxima do horizonte de eventos, para a maior parte do resto do universo você parecerá estar desacelerando. Na verdade, você poderia parar completamente e ficar congelado nesse ponto em relação ao resto do universo, potencialmente para sempre. Para que isso aconteça, precisamos ignorar a espaguetificação e a radiação. Mas, como já mencionado, uma vez que você entra no horizonte de eventos, você nunca mais sairá.
Então, o que é um horizonte de eventos?
O termo "Horizonte de Eventos" pode ser um pouco difícil de entender. Soa grandioso, não é? Tem a palavra "evento" nele. E "horizonte" é o que você vê à distância. Então, parece algo enorme, monumental e distante. Na realidade, é simplesmente o limite do buraco negro. Pense nele como uma parede que não é física. É a parte que separa o buraco negro do espaço ao seu redor.
A principal característica de um buraco negro, o que torna seu horizonte de eventos tão crucial, é que ele representa o ponto sem retorno. Tecnicamente, é o que nos permite ver um buraco negro. Como a luz não consegue escapar além do horizonte de eventos, precisamos observar sua borda para sequer saber que o buraco negro existe. É ali que todos os gases, poeira cósmica, OVNIs e outros objetos se acumulam, aquecendo-se drasticamente antes de cruzar essa fronteira. É como um redemoinho cósmico, chamado de halo porque é visível em uma região incrivelmente escura, inacessível a qualquer instrumento terrestre.
Será que algo pode escapar de um buraco negro?
Dada a força gravitacional tão intensa que nem mesmo a luz consegue escapar, parece razoável e seguro supor que nada no universo poderia escapar de um buraco negro, a menos que fosse capaz de viajar mais rápido que a velocidade da luz. A física nos diz que isso é, na realidade, impossível, exceto em casos teóricos. Mas existem algumas coisas que podem resistir à força gravitacional de um buraco negro: as partículas subatômicas.
Buracos negros emitem jatos de plasma repletos de pósitrons e elétrons. Esses jatos são expelidos do próprio buraco negro em direção ao horizonte de eventos a velocidades próximas à da luz. Lá, eles ricocheteiam violentamente e são ejetados para além do horizonte de eventos, de volta ao espaço. Mas como diabos isso acontece?
A teoria em voga é que o buraco negro atrai todas essas partículas, algumas das quais são partículas de energia negativa. É como um alimento com calorias negativas — um alimento que requer mais calorias para ser digerido do que as que você obtém ao digeri-lo. Assim, o buraco negro se enche dessas partículas de energia negativa, que efetivamente drenam a energia do buraco negro, reduzindo sua força total e acelerando as próprias partículas. Enquanto estão dentro do buraco negro, elas ganham energia, enquanto o buraco negro perde energia.
Portanto, embora a maioria das substâncias nunca consiga escapar, existem circunstâncias limitadas em que as partículas podem. E quanto a nós? Não temos essa sorte.
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