Depois de entrar no horizonte de eventos de um buraco negro, você nunca mais sairá dele. Não há velocidade que você possa pegar, nem mesmo a velocidade da luz, para tirá-lo de lá. Mas, na relatividade geral, o espaço é curvo na presença de massa e energia, e a fusão de buracos negros é um dos cenários mais extremos para tal curvatura. Existe alguma maneira de entrar em um buraco negro, cruzar o horizonte de eventos e sair quando o horizonte de eventos for curvado por uma fusão massiva?
Quando dois buracos negros se fundem, a matéria dentro do horizonte de eventos de um buraco negro pode escapar? Eles podem pegar e migrar para outro (buraco negro mais massivo)? Que tal ir além dos dois horizontes?
Essa ideia é definitivamente maluca. Mas ela é louca o suficiente para trabalhar? O físico Ethan Siegel nos ajudará a responder a essa pergunta.
Quando uma estrela suficientemente massiva deixa de existir, ou quando dois remanescentes estelares suficientemente massivos se fundem, um buraco negro pode se formar com um horizonte de eventos proporcional à sua massa e um disco de acreção no qual a matéria ao redor do buraco negro gira.
Um buraco negro, via de regra, se forma durante o colapso do núcleo de uma estrela massiva, seja após uma explosão de supernova, ou uma fusão de estrelas de nêutrons, ou durante um colapso direto. Até onde sabemos, todos os buracos negros são formados de matéria que já fez parte de uma estrela, portanto, de muitas maneiras, os buracos negros são os últimos remanescentes de estrelas. Alguns buracos negros se formam isoladamente; outros se tornam parte de um sistema dual. Com o tempo, os buracos negros podem não apenas espiralar e coalescer, mas também absorver outras matérias que caem no horizonte de eventos.
Em um buraco negro de Schwarzschild, cair para dentro leva à singularidade e à escuridão. Não importa a direção em que você está viajando, como você acelera e assim por diante, cruzar o horizonte de eventos significa uma colisão inevitável com uma singularidade.
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Quando qualquer coisa cruza o horizonte de eventos do buraco negro de fora, está condenada. Em questão de segundos, o objeto alcançará uma singularidade no centro do buraco negro: pontos para um buraco negro não giratório e anéis para um giratório. O próprio buraco negro não lembra quais partículas caíram nele ou qual é seu estado quântico. Em vez disso, tudo o que resta, em termos de informação, é a massa total, carga e momento angular do buraco negro.
No estágio final, antes da fusão, o espaço-tempo ao redor do buraco negro será interrompido à medida que a matéria continua a cair em ambos os buracos negros do ambiente. Sob nenhuma circunstância você deve assumir que algo pode escapar do horizonte de eventos.
Assim, pode-se imaginar um cenário em que a matéria cai em um buraco negro durante os estágios finais de uma fusão, quando um buraco negro está prestes a se fundir com outro. Uma vez que os buracos negros sempre devem ter discos de acreção e a matéria está constantemente voando no meio interestelar, as partículas cruzarão constantemente o horizonte de eventos. Tudo é simples aqui, então vamos considerar uma partícula que caiu no horizonte de eventos antes dos momentos finais da fusão.
Ela poderia, teoricamente, escapar? Você pode "pular" de um buraco negro para outro? Vejamos a situação em termos de espaço-tempo.
Simulação por computador da fusão de dois buracos negros e da curvatura do espaço-tempo causada por eles. Embora as ondas gravitacionais sejam emitidas constantemente, a própria matéria não pode escapar.
Quando dois buracos negros se fundem, eles o fazem após um longo período de espiralamento, durante o qual a energia é emitida na forma de ondas gravitacionais. Até os momentos finais antes da fusão, a energia é emitida e voa para longe. Mas isso não pode fazer com que o horizonte de eventos ou mesmo o buraco negro se contraiam; em vez disso, a energia vem do espaço-tempo no centro de massa, que se deforma cada vez mais. Com tanto sucesso, seria possível roubar energia do planeta Mercúrio; ele giraria mais perto do Sol, mas suas propriedades (ou propriedades do Sol) não mudariam de forma alguma.
No entanto, quando chegam os últimos momentos da fusão, os horizontes de eventos dos dois buracos negros são deformados pela presença gravitacional um do outro. Felizmente, os relativistas já calcularam numericamente como a fusão afeta os horizontes de eventos e é impressionantemente informativo.
Apesar do fato de que até 5% da massa total dos buracos negros antes da fusão possa ser emitida na forma de ondas gravitacionais, o horizonte de eventos nunca se contrai. O importante é que se você pegar dois buracos negros de massa igual, seus horizontes de eventos ocuparão uma certa quantidade de espaço. Quando combinados para criar um buraco negro de massa dupla, o volume do espaço ocupado pelo horizonte seria quatro vezes o volume original dos buracos negros combinados. A massa dos buracos negros é diretamente proporcional ao seu raio, mas o volume é proporcional ao cubo do raio.
Embora tenhamos encontrado muitos buracos negros, o raio de cada horizonte de eventos é diretamente proporcional à massa do buraco, e este é sempre o caso. Dobre a massa, dobre o raio, mas a área quadruplicará e o volume quadruplicará.
Acontece que mesmo que você mantenha a partícula no estado mais imóvel dentro do buraco negro e ela caia o mais lentamente possível em direção à singularidade, não há como ela sair. O volume total de horizontes de eventos co-localizados aumenta durante as fusões de buracos negros, e não importa qual seja a trajetória de uma partícula cruzando o horizonte de eventos, ela está condenada a ser engolida pela singularidade combinada de ambos os buracos negros.
Em muitos cenários da astrofísica, as ejeções aparecem quando a matéria escapa de um objeto durante um cataclismo. Mas, no caso de fusão de buracos negros, tudo dentro permanece dentro; a maior parte do que estava de fora é sugado, e apenas um pouco do que estava de fora pode escapar. Caindo em um buraco negro, você está condenado. E outro buraco negro não mudará o equilíbrio de poder.
Ilya Khel
