Buracos negros: surgimento e o que sabemos deles - Mundo Educação
Buracos negros são corpos celestes formados por uma enorme quantidade de matéria, em um espaço menor que um único átomo, graças a uma intensa atração gravitacional, de modo que nem mesmo a luz escapa de seu interior. Os buracos negros foram previstos teoricamente como uma mera solução das equações da relatividade geral, entretanto, observações recentes permitiram-nos descobrir muito sobre esses incríveis corpos celestes.
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O que sabemos sobre os buracos negros?
Os buracos negros são o resultado de algum corpo celeste que sofreu um grande colapso gravitacional. Esses corpos celestes podem apresentar tamanhos bastante variados, que vão de alguns metros a quilômetros, já as suas massas podem ser milhões de vezes maiores que a do Sol.
Os buracos negros distorcem o espaço com sua imensa gravidade, isso faz com que a luz que viaja nas proximidades deles seja defletida em sua direção, dando origem a fenômenos como a lente gravitacional.
Diferentemente do que muitos pensam, os buracos negros não sugam toda a matéria ao seu redor, para que isso aconteça, é necessária uma distância mínima conhecida como horizonte de eventos. Caso alguma porção de matéria ou até mesmo um raio de luz adentrem o horizonte de eventos de um buraco negro, eles serão atraídos, por um campo gravitacional intenso, em direção ao centro do buraco negro, em uma região conhecida como singularidade.
Concepção artística de como deve ser um buraco negro, graças aos efeitos gravitacionais que ele provoca sobre a luz.
Teoricamente não é possível observar nada que se encontre além do horizonte de eventos de um buraco negro, uma vez que a velocidade de escape dessa região é superior à própria velocidade da luz, por isso o que torna possível a detecção de um buraco negro é a presença dos discos de acreção. Os discos de acreção são formados de gases absorvidos pelo buraco negro, quando aceleradas, as partículas do gás emitem radiação detectável até adentrarem o horizonte de eventos.
Dizer que nada escapa de um buraco negro é errado. De acordo com estudos do físico inglês Stephen Hawking, sabemos que os buracos negros emitem radiação térmica devido a efeitos quânticos. Essa radiação ficou conhecida como radiação Hawking, sobre a qual discutiremos mais adiante.
De onde surgem os buracos negros?
Os buracos negros parecem ser o estágio final da vida de estrelas supermassivas. Quando chegam a seus últimos bilhões de anos de vida, todo o combústivel das estrelas supermassivas torna-se escasso, dessa maneira, as forças gravitacionais tendem a compactá-la cada vez mais.
Durante essa compactação, conhecida como colapso gravitacional, o núcleo da estrela passa a aquecer cada vez mais, passando, assim, a fundir elementos cada vez mais pesados, como o carbono e o ferro. Nesse ponto, o núcleo da estrela torna-se instável e sofre uma expansão violenta, lançando toda a matéria externa da estrela a velocidades próximas à da luz, esse processo é conhecido como supernova.
Depois da ocorrência da supernova, há duas possibilidades. A primeira, quando a estrela não é tão massiva, resulta em um pequeno núcleo superdenso, brilhante e extremamente quente, de poucos quilometros de diâmetro e de densidade incrivelmente alta, em outras palavras, a morte de uma estrela de massa intermediária pode dar origem a uma estrela de nêutrons. No outro extremo, caso a estrela seja supermassiva, o colapso gravitacional continua até que toda a matéria do núcleo estelar confine-se em uma região extremamente pequena, criando assim um buraco negro.
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Descoberta dos buracos negros
Embora já tivessem sido imaginados no século XVIII, os buracos negros foram previstos pela teoria geral da relatividade somente em 1916, por Karl Schwarzschild, entretanto, a primeira observação direta de um buraco negro só foi possível no ano de 2019, graças a um experimento de colaboração internacional conhecido como Event Horizon Telescope.
Embora a primeira observação direta de um buraco negro tenha sido tão recente, os físicos já consideravam a existência desses corpos celestes há muito tempo, por conta de observações indiretas. Entenda algumas das evidências que sugeriam a existência dos buracos negros:
Em diversas ocasiões, telescópios foram capazes de captar imagens de estrelas e até mesmo planetas orbitando regiões "vazias" do espaço, sem brilho algum.
Em algumas imagens captadas por telescópios, é possível observar a imagem de uma mesma estrela diversas vezes, isso acontece porque os buracos negros deformam o espaço, defletindo a direção dos raios de luz, como faria uma lente, por isso damos o nome a esse fenômeno de lente gravitacional.
No ano de 2015, o observatório de ondas gravitacionais LIGO foi capaz de detectar a existência de ondas gravitacionais com base em um evento de fusão entre dois buracos supermassivos. Nessa ocasião de extrema raridade, colidiram-se singularidades de massas iguais a 36 sóis e 29 sóis, resultando em distúrbios gravitacionais que puderam ser detectados mesmo aqui da Terra, a bilhões de anos-luz.
Devido à sua enorme massa, os buracos negros conseguem deformar o espaço e até mesmo o tempo.
Stephen Hawking foi um físico britânico de grande importância para o nosso entendimento atual sobre o Universo e, especificamente, sobre os buracos negros. De acordo com os postulados teóricos deixados por ele, os buracos negros deveriam ser capazes de emitir radiação, mesmo que isso contrariasse o próprio conceito de buraco negro.
Tal radiação diz respeito à radiação térmica que escapa do buraco negro, uma vez que esse corpo não se encontra na temperatura do zero absoluto, sendo, portanto, passível de emitir radiação devido a efeitos quânticos que surgem na fronteira entre o espaço e o horizonte de eventos do buraco negro.
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