O que há em um buraco negro?

Impressão artística de um buraco negro supermassivo em rápida rotação. — Foto: NASA/JPL-Caltech

Uma foto revelou como é o Sagitário A*, o “buraco negro” no centro da Via Láctea. Mas o que a ciência sabe sobre os buracos negros? É possível viajar no tempo ao entrar em um, como mostrado em filmes como Interestelar (2014) e Planeta dos Macacos (2001)?

Quem responde algumas dessas dúvidas em entrevista ao g1 é Daniel Vanzella, professor do Instituto de Física de São Carlos (USP) e autor do livro “Buracos negros: Rompendo os limites da ficção” (Editora Unesp). Veja abaixo:

O que é um buraco negro? Como ele surge?

Buraco negro é o nome dado para uma região do espaço que possui uma atração gravitacional tão intensa que nada, nem mesmo a luz — que é a coisa mais rápida no universo –, consegue escapar dela.

Um buraco negro se forma quando massa/energia (que, de acordo com a teoria da relatividade, são a mesma coisa, apenas medidas em unidades diferentes) é concentrada numa região suficientemente pequena — o quão pequena depende da quantidade de massa/energia. Por exemplo, se pegarmos a massa de todo o planeta Terra, teríamos que concentrá-la no tamanho de uma bolinha de gude para gerar um buraco negro.

Já a massa do nosso Sol teria que ser concentrada num raio de 3 km para dar origem a um buraco negro.

Comparação dos tamanhos dos dois buracos negros: M87* e Sagitário A* — Foto: EHT collaboration (acknowledgment: Lia Medeiros, xkcd)

Mas como uma compactação de massa nesses níveis poderia ocorrer? Embora qualquer quantidade de massa poderia, em teoria, dar origem a um buraco negro — se compactada numa região suficientemente pequena –, apenas estrelas com massas várias vezes maiores que a do nosso Sol passam, no fim de seus ciclos de vida, por mecanismos naturais em que seus núcleos são violentamente compactados a ponto de dar origem a buracos negros.

Assim, não se espera que existam na Natureza buracos negros com massas menores que algumas massas solares — mas não há limite para o quão grande pode ser a massa que um buraco negro, pois uma vez formados nesse contexto astrofísico, eles só aumentam sua massa à medida que “canibalizam” matéria de estrelas vizinhas e gases.

O que há dentro do buraco negro?

Devemos lembrar que buraco negro é o nome dado para a região de onde nada consegue escapar; a maior parte dessa região é, na verdade, vazia, puro vácuo.

A matéria que formou o buraco negro, quando compactada naquele tamanho necessário para formar o buraco, acaba colapsando indefinidamente até ocupar um volume teoricamente nulo, dando origem às chamadas singularidades.

Ilustração artística de galáxia com jatos de um buraco negro supermassivo. — Foto: ESA/Hubble, L. Calçada (ESO)

Mas vale mencionar que o comportamento da região interna aos buracos negros ainda é tema de pesquisa científica. Embora tenhamos uma teoria que forneça uma descrição dessa região interna — com exceção das singularidades — (a mesma que prevê a existência dos buracos negros: a Relatividade Geral), as condições previstas por essa teoria são tão extremas que não podemos ter certeza que a própria teoria não sofra alterações sob algumas dessas condições (como é esperado que não valha nas singularidades).

E como é impossível se obter informação de dentro dos buracos negros — a não ser que mergulhemos num deles, mas não teríamos como comunicar nossos achados para quem ficou fora –, parece que teremos que continuar a analisar essa questão sob a ótica das nossas teorias conhecidas.

Matéria completa no g1.

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