Os buracos negros são áreas do espaço sideral onde há tanta massa em um pequeno volume que há um horizonte de eventos - uma área do espaço da qual nada, nem mesmo a luz, pode escapar. No entanto, isso não significa que os buracos negros sugam a matéria. Eles apenas a atraem. O editor de ciência da Forbes dissipa um dos mitos sobre os buracos negros.
Os buracos negros são áreas do espaço sideral onde há tanta massa em um pequeno volume que há um horizonte de eventos - uma área do espaço da qual nada, nem mesmo a luz, pode escapar. Mas isso não significa que os buracos negros sugam a matéria. Eles apenas a atraem.
Os buracos negros são talvez os objetos mais estranhos e surpreendentes do universo. Lá, uma grande massa está concentrada em um volume muito pequeno, e os buracos negros inevitavelmente entram em um estado de singularidade, cercados por horizontes de eventos além dos quais nada pode ir. Esses são os objetos mais densos do universo. Quando algo se aproxima muito deles, as forças do buraco negro o destroem. Quando matéria, antimatéria ou radiação cruzam o horizonte de eventos, elas simplesmente caem no centro do buraco negro, ampliando-o e aumentando sua massa.
Essas propriedades dos buracos negros existem, e é tudo verdade. Mas há uma ideia associada a isso, que é uma ficção absoluta: que os buracos negros sugam a matéria ao seu redor. Isso está muito longe da verdade e é uma distorção completa da imagem da gravidade. O maior mito sobre os buracos negros é que eles sugam matéria. E aqui está a verdade científica.
Em princípio e em termos práticos, um buraco negro pode se formar de várias maneiras. Uma estrela grande e massiva pode se transformar em supernova, cujo núcleo central entra em colapso e forma um buraco negro. Você pode ver como duas estrelas de nêutrons se fundem e, se elas ultrapassarem um determinado limite de massa, o resultado será um novo buraco negro. Ou um enorme aglomerado de matéria (uma estrela supermassiva ou uma nuvem gigante de gás encolhendo) entra em colapso e se transforma diretamente em um buraco negro.
Se houver massa suficiente em um volume de espaço suficientemente concentrado, um horizonte de eventos é formado em torno dele. Fora do horizonte de eventos, podemos nos afastar dele se nos afastarmos do buraco negro na velocidade da luz. Mas se estivermos dentro do horizonte de eventos, então mesmo na velocidade da luz, que é o limite da velocidade cósmica, qualquer trajetória de movimento ainda nos levará ao centro do buraco negro, ou seja, à singularidade. É simplesmente impossível escapar de um buraco negro dentro do horizonte de eventos.
Mas os objetos fora do buraco negro também apresentam muitos problemas. Os buracos negros são tão grandes que, se nos aproximarmos de um deles, começamos a sentir forças de maré significativas. Você pode estar familiarizado com essas forças das marés se souber o que é a lua e como ela interage com a Terra.
Sem dúvida, a Lua e a Terra podem ser consideradas como pontos materiais localizados a uma distância relativamente grande de 380 mil quilômetros um do outro. Mas, na verdade, a Terra não é um ponto, mas um objeto que ocupa um volume certo e bastante real. Algumas áreas da Terra estão mais próximas da Lua do que outras. Aqueles que estão mais próximos experimentam a força da gravidade mais do que a média. Aqueles mais distantes experimentam gravidade inferior à média.
Vídeo promocional:
Mas existem outras características além da diferença de distância. Como todos os objetos físicos, a Terra é tridimensional. Isso significa que o "topo" e a "base" da Terra (como visto da Lua) são puxados para dentro, em direção ao seu centro em relação às partes que estão no meio.
Com tudo isso, se subtrairmos a força média existente em qualquer ponto da Terra, veremos que diferentes pontos da superfície estão expostos às forças externas da Lua de maneiras diferentes. As linhas dessas forças constituem as forças relativas que atuam sobre o objeto e explicam por que o objeto sob a influência da força da maré é puxado em sua direção e comprimido perpendicularmente à direção dessa força.
Quanto mais nos aproximamos de um objeto enorme, mais as forças das marés se tornam. Eles crescem ainda mais rápido que a gravidade! Como os buracos negros têm uma massa enorme, mas são muito compactos, eles criam as forças de maré mais poderosas do universo. Por isso, à medida que nos aproximamos do buraco negro, esticamo-nos cada vez mais, tornando-nos como um espaguete fino.
Com base nisso, é muito fácil entender por que um buraco negro pode nos sugar. Quanto mais nos aproximamos dele, mais poderosa se torna a gravidade e mais a força da maré começa a nos esticar e rasgar.
No entanto, a ideia de que podemos ser sugados para um buraco negro está errada. Qualquer partícula que compõe um objeto que está sob a influência de um buraco negro ainda obedece às conhecidas leis da física, incluindo a regra da curvatura do espaço-tempo da relatividade geral.
Sim, por causa da presença de massa, a estrutura do espaço se dobra, e o buraco negro é o maior acúmulo de massa no universo. Mas também é verdade que a densidade dessa massa não afeta de forma alguma a curvatura do espaço. Se uma anã branca, estrela de nêutrons ou buraco negro com a mesma massa for colocado no lugar do Sol, a força da influência gravitacional na Terra não mudará. O espaço ao nosso redor é curvo pela massa total como um todo, e a densidade não tem praticamente nada a ver com isso.
À distância, um buraco negro é como qualquer outra massa do universo. Mas se nos aproximamos a uma distância mínima de vários raios da esfera de Schwarzschild, então começamos a notar desvios da gravidade newtoniana. No entanto, o buraco negro ainda age simplesmente como um centro de gravidade e os objetos que se aproximam dele orbitam em uma órbita normal: um círculo, elipse, parábola ou hipérbole com uma aproximação muito boa.
As forças da maré podem fazer com que os objetos que se aproximam se estiquem e se partam. E à medida que a matéria se acumula ao redor do buraco negro na forma de um disco de acreção, consequências adicionais, como campos magnéticos, fricção e aquecimento podem surgir. Devido a esse impacto adicional, parte da matéria ficará mais lenta e será engolida pelo buraco negro, mas a maior parte ainda permanecerá do lado de fora.
O fato é que os buracos negros não sugam nada. Todos os outros objetos comuns (luas, planetas, estrelas) têm as mesmas forças que um buraco negro possui. Enfim, é tudo apenas gravidade. A maior diferença é que os buracos negros são mais densos que a maioria dos objetos, ocupam muito menos volume no espaço sideral e podem ser muito mais massivos do que qualquer outro objeto. Saturno voa silenciosamente em sua órbita ao redor do Sol, mas se em vez do Sol no centro da Via Láctea colocarmos um buraco negro, cuja massa é quatro milhões de vezes a massa da nossa estrela, então as forças das marés quebrarão Saturno, transformando-o em um anel gigante, e ele se tornará parte integrante do disco de acreção este mesmo buraco negro. E se houver atrito, aquecimento e aceleração suficientes na presença da gravidade gerada pela matéria,campos elétricos e magnéticos, então, com o tempo, ele cairá para dentro e será engolido.
Parece apenas que os buracos negros estão absorvendo matéria, porque são muito massivos, e as forças das marés e a matéria acumulada ao redor do buraco negro juntas podem rasgar objetos externos em pedaços, após o que uma parte de tal objeto, sob a influência de uma força de tração, estará dentro do disco de acreção ao longo do tempo e dentro do próprio buraco negro. Mas um buraco negro é muito exigente, e a grande maioria da matéria que passa perto dele é cuspida de uma forma ou de outra. E apenas uma pequena fração cai dentro do horizonte de eventos, forçando o buraco negro a crescer gradualmente.
Se substituirmos toda a massa do Universo por um buraco negro com a massa correspondente e depois removermos tudo o que cria atrito, digamos, discos de acreção, o buraco negro absorverá muito pouco. As partículas só sofrerão atrito devido à radiação das ondas gravitacionais, passando pelo espaço-tempo curvo gerado pelo buraco negro. De acordo com a teoria de Einstein, apenas a matéria que está dentro e no centro de uma órbita cíclica estável será absorvida por dentro. Isso é insignificante em comparação com o que está dentro do horizonte de eventos em nossa realidade física.
Como resultado, temos apenas a força da gravidade e o espaço-tempo curvo decorrentes da presença dessas massas. A ideia de buracos negros sugando algo é o maior mito. Eles aumentam devido à gravidade e nada mais. Mas no Universo isso é mais do que suficiente.
Ethan Siegel
