Quando Albert Einstein publicou sua Teoria da Relatividade Geral, há mais de 100 anos, revolucionou a Física, e resgatou a possibilidade da existência de um dos mais enigmáticos objetos do Universo: os buracos negros.

 A existência de estrelas massivas, tão densas que nem mesmo a luz seria capaz de escapar de sua atração gravitacional, foi proposta pela primeira vez no século XVIII, pelo clérigo inglês John Michell. Naquela época, imaginava-se que a luz seria um corpúsculo, de tamanho e massa muito pequenos.

Entretanto, quando se descobriu a natureza ondulatória da luz, a ideia foi abandonada, já que por ser uma onda, a luz não teria massa, e de acordo com a física newtoniana, se não tivesse massa, não poderia ser atraída pela gravidade.

A ideia ficou enterrada por mais de um século, até a Teoria da Relatividade Geral. Segundo Einstein a gravidade não é uma força e sim uma distorção no tecido do espaço tempo. Assim, a matéria distorce o espaço como uma bola de boliche colocada em uma cama elástica, e isso atrai outros corpos que passam próximos. 

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Uma das principais implicações disso é que, mesmo não tendo massa, a luz também seria afetada pela gravidade. A comprovação científica dessa teoria ocorreu em 1919, a partir da observação de um eclipse aqui no Brasil, na cidade de Sobral. E junto com a comprovação, ressurgiu a ideia do buraco negro.

Durante o eclipse total de 1919, os astrônomos mediram a deflexão da luz de uma estrela pelo campo gravitacional do Sol, comprovando a Teoria da Relatividade Geral de Einstein. Imagem: Divulgação / Observatório Nacional

Na verdade, buraco negro foi um apelido carinhoso para “estrela gravitacionalmente colapsada”. O apelido “pegou”, embora o nome completo explique um pouco mais sobre sua origem: toda estrela do Universo vive em um constante cabo de guerra entre sua enorme gravidade, que puxa toda a matéria para o centro da estrela, e a energia produzida pela fusão atômica em seu núcleo, empurrando a matéria para fora. 

Ao final da vida de uma estrela, quando todas as fontes de energia estelar se esgotam, a gravidade vence a batalha e a estrela entra em colapso. Quando estrelas com mais de 10 massas solares colapsam, produzem uma supernova, uma explosão cataclísmica que pode ser até mais luminosa que o brilho de toda sua galáxia. E o que sobra da estrela, se transforma em um buraco negro. 

Embora o buraco negro já estava previsto matematicamente nas equações de Einstein, ele mesmo não acreditava que tais objetos pudessem existir na prática. Mas os físicos que vieram com a nova cosmologia inaugurada por Einstein estudaram a fundo esses objetos e conseguiram determinar não só como eles se formam, mas também um pouco de sua estranha e misteriosa natureza. 

Um buraco negro é um corpo extremamente denso, que concentra em um pequeno espaço, toda a matéria restante da estrela que o originou. Para se ter ideia, se nosso Sol se tornasse um buraco negro, concentraria toda a matéria dos seus atuais 1,5 milhões de quilômetros em uma esfera de apenas 6 quilômetros de diâmetro. Você poderia dar a volta nele em poucas horas se não fosse esmagado pela gravidade. 

Todo buraco negro tem uma região chamada “horizonte de eventos”, determinada pelo Raio de Schwarzschild que depende de sua massa. A partir do horizonte de eventos, nada pode escapar do buraco negro e seu interior é tão bizarro que nossas leis da Física não funcionam por lá.

Embora tudo isso pudesse ser calculado e provado matematicamente, para comprovar a existência dos buracos negros, seria preciso uma forma de observá-los. E embora não possamos observá-los diretamente, podemos observar seus efeitos. 

No centro da Via Láctea, existe um buraco negro supermassivo com cerca de 4 milhões de massas solares. Embora não possamos enxergá-lo diretamente, podemos ver claramente sua influência gravitacional nas estrelas próximas a ele. 

Estrelas se movendo em torno de Sagittarius A*, o buraco negro supermassivo no centro da Via Láctea. Imagem: ESO / MPE

Outro desses efeitos é a lente gravitacional: a deformação do espaço-tempo em torno de um buraco negro faz com que os raios de luz sejam desviados, como se estivessem passando por uma lente. Também podemos enxergar o que acontece com uma estrela que passa perto demais de um buraco negro. Ele passa a consumir toda a matéria da estrela e isso gera uma forte emissão de Raios-X que podem ser detectados por radiotelescópios especiais. 

Além disso, toda a matéria consumida por um buraco negro, gira ao redor dele formando um disco de acreção que pode ser observado. E foi justamente isso que fez o Event Horizon Telescope, que registrou em 2019, pela primeira vez na história, a imagem direta de um buraco negro. 

O buraco negro supermassivo no centro da galáxia elíptica supergigante Messier 87, com uma massa de ~ 7 bilhões de vezes a do Sol, como mostrado na primeira imagem divulgada pelo Event Horizon Telescope em 2019. Imagem: ESO / Event Horizon Telescope

Apesar da incredulidade inicial de Einstein, hoje está mais do que provado que os buracos negros realmente existem e que eles são, sem dúvidas, um dos objetos mais misteriosos do Universo. Provavelmente ainda passaremos muito tempo aprendendo mais sobre sua estranha natureza que, há mais de um século, tanto nos fascina. 

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