Buraco Negro

Introdução

Você já pode ter visto algum programa de astronomia na televisão ou lido algum artigo de revista falando sobre buracos negros. A compreensão moderna do buraco negro é baseada na  Teoria Geral da Relatividade (1915) de Einstein e mexe com a imaginação de muitas pessoas.

O que são os buracos negros? Eles realmente existem? Como podemos encontrá-los? Neste artigo, examinaremos os buracos negros e as respostas para todas essas perguntas.

O que é um buraco negro?

Um buraco negro é o que sobra quando morre uma gigantesca estrela.

História O conceito de um objeto do qual a luz não pode escapar - buraco negro, foi originalmente proposto por Pierre Simon Laplace, em 1795. Usando a Teoria daGravidade de Newton, Laplace calculou que se um objeto fosse comprimido em um raio suficientemente pequeno, a velocidade de escape desse objeto seria mais rápida do que a velocidade da luz.

Se você leu Como funcionam as estrelas, deve saber que uma estrela é um imenso e incrível reator de fusão. Pelo fato de as estrelas serem imensas e feitas de gás, existe um campo gravitacional intenso que tenta constantemente fazê-las entrar em colapso. As reações de fusão que ocorrem no núcleo são como uma gigantesca bomba de fusão que tenta explodir a estrela. Oequilíbrio entre as forças gravitacionais e as forças explosivas define o tamanho da estrela.

Quando a estrela morre, as reações de fusão nuclear são interrompidas, pois o combustível para essas reações é consumido. Ao mesmo tempo, a gravidade da estrela atrai a matéria para o interior e comprime o núcleo. À medida que o núcleo é comprimido, este se aquece e cria uma explosão, arremessando para o espaço a matéria e a radiação. O que fica é o núcleo altamente comprimido e extremamente maciço. A gravidade do núcleo é tão forte que nem a luz consegue escapar.

Esse objeto literalmente desaparece da visão. Como a gravidade do núcleo é muito intensa, ele se afunda na estrutura do espaço-tempo, criando nele um buraco. Esse objeto é chamado de buraco negro.

Imagem cedida pela NASA Concepção artística de um buraco negro: as setas mostram o trajeto dos objetos para dentro e ao redor da abertura do buraco negro

O núcleo se transforma na parte central do buraco negro, chamada desingularidade gravitacional. A abertura do buraco é chamada dehorizonte de eventos.

Você pode pensar no horizonte de eventos como a abertura do buraco negro. Assim que alguma coisa passa por ela, desaparece para sempre. Uma vez dentro do horizonte de eventos, todos os "eventos" (pontos no espaço-tempo) param e nada, nem mesmo a luz, pode escapar. O raio do horizonte de eventos é chamado de raio de Schwarzschild, assim chamado em homenagem ao astrônomo Karl Schwarzschild, cujo trabalho levou à teoria dos buracos negros.

Tipos de buracos negros

Há dois tipos de buracos negros:

• Schwarzschild - buraco negro sem rotação
• Kerr - buraco negro com rotação

O buraco negro de Schwarzschild é o mais simples, seu núcleo não gira. Esse tipo de buraco negro tem apenas uma singularidade e um horizonte de eventos.

O buraco negro de Kerr, provavelmente a forma mais comum na natureza, gira porque a estrela do qual foi formado estava girando. Quando a estrela em rotação entra em colapso, a rotação do núcleo é transferida ao buraco negro (conservação do momento angular). O buraco negro de Kerr é composto das seguintes partes:

• singularidade - o núcleo colapsado;
• horizonte de eventos - a abertura do buraco;
• ergosfera - uma região de espaço distorcido de forma oval ao redor do horizonte de eventos. A distorção é causada pelo movimento rotatório do buraco negro que "arrasta" o espaço em torno dele;
• limite estático - a fronteira entre a ergosfera e o espaço normal.

Imagem cedida pela NASA Concepção artística de um buraco negro e seus arredores: o círculo escurecido é o horizonte de eventos e a região em forma oval é a ergosfera

Se um objeto passa para dentro daergosfera, ele ainda pode ser ejetado do buraco negro, obtendo energia da rotação do buraco.

Contudo, se um objeto cruza o horizonte de eventos, é sugado para dentro do buraco negro e nunca mais escapa. O que acontece dentro do buraco negro é desconhecido. Mesmo as teorias atuais de física não se aplicam à vizinhança de uma singularidade.

Embora não possamos ver um buraco negro, ele tem três propriedades que podem ou poderiam ser medidas:

• massa
• carga elétrica
• taxa de rotação (momento angular)

Por enquanto, podemos apenas medir de forma confiável a massa do buraco negro através do movimento de outros objetos em torno dele. Se um buraco negro está ao lado de uma estrela ou disco de matéria, é possível medir o raio de rotação ou a velocidade da órbita do material em torno do buraco negro invisível. A massa do buraco negro pode ser calculada através do uso da Terceira Lei Modificada de Kepler do Movimento Planetário ou do movimento rotacional.

Fonte: http://ciencia.hsw.uol.com.br/buracos-negros.htm

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