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Os buracos negros são alguns dos objetos mais fascinantes e enigmáticos do universo. Sua formação e propriedades é um objeto de estudo intenso, que atravessa décadas. Geralmente, eles se classificam com base em suas propriedades, resultando em diferentes tipos de categorização.
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Neste artigo, vamos focar nas classificações por massa e nas classificações por rotação e carga elétrica. Em muitos casos, essas duas classificações são complementares. Cada tipo possui características e origens distintas, com implicações importantes para a astrofísica e a cosmologia.
Propriedades dos Buracos Negros
Independentemente do tipo, todos os buracos negros compartilham três propriedades fundamentais: massa, carga elétrica e rotação. Embora a rotação dos buracos negros estelares ainda não tenha sido observada diretamente, acredita-se que todos os buracos negros naturais possuam rotação, resultado da conservação do momento angular da estrela ou do objeto que os originou.
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Classificação por Massa
Os astrônomos classificam os buracos negros com base na escala de massas, amplamente utilizada em observações astronômicas e astrofísicas. Eles podem medir a massa dos buracos negros diretamente ou inferi-la ao observar os efeitos gravitacionais que esses buracos negros exercem sobre estrelas ou gases ao seu redor.
Buracos Negros Estelares
Os buracos negros estelares se formam a partir do colapso gravitacional de estrelas massivas, geralmente com mais de 10 vezes a massa do Sol. Quando essas estrelas esgotam seu combustível nuclear, ocorre uma explosão catastrófica, como uma supernova ou emissão de raios gama, resultando na criação de um buraco negro.
Esse tipo de buraco negro possui massa que varia de algumas a dezenas de vezes a do Sol. O maior buraco negro estelar conhecido até 2001 tinha cerca de 14 massas solares. Processos naturais conhecidos só produzem buracos negros com massas superiores a algumas vezes a massa solar, sugerindo que buracos negros de menor massa seriam primordiais, formados no início do universo.
Buracos Negros de Massa Intermediária (BNMI)
Os buracos negros de massa intermediária têm massas entre centenas e milhares de vezes a do Sol. Embora a existência desses buracos ainda seja tema de debate, evidências observacionais, como fontes de raios X ultraluminosos em galáxias próximas, podem estar associadas a eles.
A formação dos BNMI permanece um mistério. Eles são grandes demais para se originarem de uma única estrela, mas pequenos demais para entrarem na classificação de supermassivos. Hipóteses incluem a fusão de buracos negros estelares ou colisões de estrelas massivas em aglomerados densos.
Observações notáveis incluem o objeto GCIRS 13E. Ele se localiza a cerca de três anos-luz do buraco negro supermassivo Sagittarius A, embora sua existência ainda seja incerta. O buraco negro M82 X-1, descoberto em 2006, também é um candidato a BNMI.
Buracos Negros Supermassivos
Os buracos negros supermassivos se encontram no centro de quase todas as grandes galáxias, incluindo a nossa Via Láctea. Eles possuem massas que variam de milhões a bilhões de vezes a massa do Sol, formados a partir de enormes nuvens de gás ou aglomerados de estrelas que colapsaram sob sua própria gravidade no início do universo.
Um dos mais conhecidos é o Sagittarius A, no centro da Via Láctea, com cerca de quatro milhões de vezes a massa solar. Outro exemplo famoso é o buraco negro no centro da galáxia Messier 87, com uma massa impressionante de 6,5 bilhões de vezes a do Sol, sendo o primeiro buraco negro a ser fotografado diretamente em 2019 pelo Telescópio Event Horizon.
Classificação por Rotação e Carga Elétrica
Esta classificação se baseia nas soluções das equações da relatividade geral de Einstein e foca nas propriedades físicas dos buracos negros (rotação e carga). É amplamente utilizada em contextos teóricos, pois essas características são fundamentais para a dinâmica e o comportamento dos buracos negros, incluindo a interação com o espaço-tempo ao redor.
Buraco Negro de Schwarzschild
O Buraco Negro de Schwarzschild é o mais simples de todos, não possui rotação nem carga elétrica. Descrito pela solução da relatividade geral encontrada por Karl Schwarzschild, é caracterizado apenas pela sua massa. Seu horizonte de eventos é esférico, e além dele, nada pode escapar, nem mesmo a luz. O que acontece dentro desse horizonte é algo que as leis da física ainda não conseguem descrever com precisão.
Buraco Negro de Kerr
O Buraco Negro de Kerr é uma variação que adiciona rotação. Ele mantém a massa como uma propriedade essencial, mas sua rotação deforma o horizonte de eventos, o que o torna oblato, ou seja, achatado nos polos. A rotação cria uma região externa ao horizonte chamada ergosfera, onde o espaço-tempo é arrastado junto com o buraco negro. Isso permite a extração teórica de energia do sistema, um conceito explorado pelo processo de Penrose.
Buraco Negro de Reissner-Nordström
Por fim, o Buraco Negro de Reissner-Nordström é o que tem carga elétrica, mas sem rotação. Ele possui dois horizontes de eventos se a carga elétrica for suficientemente alta: um externo e outro interno. A carga elétrica cria um campo ao redor do buraco negro que influencia diretamente a atração ou repulsão de partículas com cargas opostas ou iguais.
Buraco Negro de Kerr-Newman
Por fim, o Buraco Negro de Kerr-Newman, que, além de massa e rotação, possui carga elétrica. A carga introduz um campo magnético ao redor do buraco negro, modificando o campo gravitacional. Isso influencia tanto o horizonte de eventos quanto a ergosfera, permitindo interações específicas com partículas carregadas ao se aproximarem.
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