Créditos: Event Horizon Telescope
O que é um buraco negro? Quais as suas características? Vamos neste artigo tentar responder a estas questões. Apesar de já conhecermos algumas coisas sobre estes fascinantes objetos celestes, ainda hoje os buracos negros levantam muitas questões aos astrónomos e astrofísicos.
Buraco negro é um corpo celeste que possui um campo gravitacional de tal forma intenso que nada pode escapar à sua força, nem a própria luz. Para que esse campo gravitacional se produza é necessário uma grande quantidade de massa extremamente concentrada.
Para entendermos melhor este aspeto, é importante conhecermos o conceito de “velocidade de escape”, também conhecido por “velocidade de fuga”. Vamos supor que atiramos um objeto na vertical, de baixo para cima. Vamos observar que o objeto irá subir até uma determinada altura e inevitavelmente cairá no chão. Numa segunda tentativa, vamos atirar o objeto com mais força. O que acontece? Obviamente que ganhará mais velocidade e portanto subirá mais alto que na situação anterior e acabará depois por cair. Ou seja, quanto mais força imprimirmos maior será a velocidade inicial do objeto e então o objeto chegará mais alto. Com base nisto, é então possível lançarmos o objeto com tal força (imprimindo determinada velocidade inicial) que esse objeto não voltará mais, ou seja, escapará à força da gravidade da Terra. A essa velocidade necessária para fazer um objeto escapar à gravidade (seja da Terra ou de qualquer outro corpo celeste) chamamos de velocidade de escape ou velocidade de fuga. Por exemplo, a velocidade de escape da Terra na sua superfície é de 11,2 km/s.
Feita esta explicação sobre o que significa velocidade de escape (ou de fuga), podemos dizer que em volta do buraco negro existe uma fronteira teórica chamada de horizonte de acontecimentos. Dentro dessa fronteira teórica que tem a forma de uma superfície esférica, a velocidade de escape é superior à velocidade da luz. Sendo que a velocidade máxima permitida no Universo é a velocidade da luz, então concluímos que nada pode sair do buraco negro.
Se o buraco negro tiver rotação, existirá ainda uma região exterior ao horizonte de acontecimentos chamada de ergoesfera. Nessa região a matéria é forçada a girar no sentido da rotação do buraco negro, mas não se trata de uma zona de não regresso.
A ergoesfera é delimitada exteriormente por uma fronteira teórica chamada de limite estático.
Um buraco negro apenas tem 3 propriedades fundamentais: massa, carga elétrica e rotação (ou momento angular).
Os buracos negros podem ser classificados quanto à sua rotação. Nesse aspeto podem dividir-se em dois tipos:
– buracos negros de Schwarzschild – não possuem rotação;
– buracos negros de Kerr – possuem rotação. Este tipo de buracos negros provavelmente é o mais frequente.
Podemos ainda classificar os buracos negros consoante a sua massa. Assim, os buracos negros podem dividir-se em:
– buracos negros estelares – quando estrelas de massa elevada (mais de 10 vezes a massa do Sol) tendo consumido todo o seu combustível que alimenta a fusão nuclear, colapsam pela sua própria gravidade, produzem um fenómenos conhecido como supernova, que é na realidade a explosão de uma supergigante vermelha. Se o que restar desta explosão tiver massa suficiente, o resultado será um buraco negro. Se não tiver massa suficiente, o que restar da supernova poderá ser, por exemplo, uma estrela de neutrões;
– buracos negros supermaciços – este tipo de buracos negros tem uma massa muito superior aos buracos negros estelares. Um buraco negro supermaciço pode ter uma massa milhões ou mesmo biliões de vezes maior que a massa solar. Os buracos negros supermaciços situam-se no centro das galáxias. Este tipo de buraco negro terá surgido quando o Universo era muito mais jovem que é atualmente. Talvez seja o resultado do colapso gravitacional de nuvens de gás ou até mesmo de grandes grupos de estrelas no núcleo das galáxias.
– buracos negros de massa intermédia – são buracos negros em que sua massa corresponde a algumas dezenas de vezes a massa solar, logo são mais maciços que os buracos negros estelares mas bem menos maciços que os buracos negros supermaciços. Não existem tantas evidências da existência para estes buracos negros quanto para os outros dois tipos apresentados anteriormente, porém alguns dados que possuímos parecem apontar para a sua existência.
– buracos negros primordiais – hipotéticos buracos negros que se teriam formado logo nos primórdios do nosso Universo dado que, conforme se pensa, nessa época o universo era muito mais denso daquilo que é hoje, tendo sido possível que se tivessem formado buracos negros com as mais diversas massas.
(atualizado em 31/03/2023, introdução de nova imagem)
