6 razões por que os buracos negros são os objetos mais interessantes do Universo

Por Fabio Marton

Concepção artística de um buraco negro [Alan Riazuelo/Nasa]

A notícia da semana passada, sobre a possibilidade de se saber o que há dentro de um buraco negro, acabou se tornando uma das mais comentadas da história do SUPERNOVAS. Mesmo assim, muita gente disse que ficou meio boiando, sem entender o que cargas d’água era o “paradoxo da perda da informação”.

Decidimos então fazer um post especial, com tudo o que você sempre quis saber sobre os buracos negros, mas não sabia a quem perguntar. (Ou, pra quem detestou Interestelar: tudo o que você nunca quis saber sobre buracos negros, mas vamos falar assim mesmo.)

1. Eles são relativamente minúsculos

Buracos negros podem ser incrivelmente pequenos. Um buraco negro estelar, causado pela implosão de uma estrela gigante, tem cerca de 30 quilômetros de raio, ainda que sua massa possa ser dezenas de vezes maior que a do Sol. Um buraco negro considerado médio, com até um milhão de vezes a massa solar, tem o mesmo tamanho da Terra. Apenas os buracos negros supergigantes, com os encontrados nos centros das galáxias, com bilhões de vezes a massa de nossa estrela, chegam a tamanhos mais respeitáveis. O maior conhecido é o que está no centro da galáxia NGC 17, tendo a um raio várias vezes maior que o de todo o Sistema Solar.

A medida do tamanho de um buraco negro não é a mesma que o de uma estrela. Uma estrela é um objeto com borda definida. Um buraco negro é medido pelo chamado Raio de Schwarzschild – que determina o ponto em que a velocidade de escape, isto é, o quão rápido algo tem que estar para escapar de seu campo gravitacional, se torna igual ou maior que a velocidade da luz. Como nada pode ir mais rápido que a velocidade da luz, para dentro desse raio, não há como qualquer coisa sair do buraco negro. A fronteira entre a área interna e onde ainda é possível fugir é o chamado horizonte de eventos.

2. A maior parte de um buraco negro é feita de nada

Seja qual for o tamanho de um buraco negro, quase tudo dentro dele é apenas vácuo. Somente em seu núcleo mais profundo existe matéria, formando a chamada singularidade. Mas o mais bizarro de tudo é que mesmo essa matéria não ocupa espaço nenhum – ela está toda condensada em um “ponto”, isto é, um local com tamanho zero.  Em buracos negros que giram em torno de si mesmos, forma-se um anel ao invés do ponto – mas o anel também tem zero de espessura.

3. Sua atração não é infinita

Apesar da imagem popular de que os buracos negros sugam tudo à sua volta, para além do horizonte de eventos, sua gravidade não é maior que a de uma estrela com a mesma massa. Isto é, eles só “puxam” o mesmo tanto que uma estrela com o mesmo peso puxaria. Se o Sol se tornasse um buraco negro, a Terra acabaria gelada, mas não seria sugada para dentro de sua órbita, pois a gravidade seria exatamente a mesma.

Mais bizarro ainda, alguém que caísse num buraco negro iria parecer que nunca chega lá para quem olha de fora. A distorção gravitacional faz com que o tempo pareça se passar cada vez mais devagar para quem se aproxima, do ponto de vista de um observador externo. Mas isso é só uma ilusão – a queda de verdade pode ter ocorrido em minutos.

Isso quer dizer que, em Interestelar, Cooper poderia, anos depois de ter sobrevivido e voltado, olhar para o buraco negro e ver a si próprio caindo.

4. O que aparece nas imagens nunca é o buraco negro

Nuvem de gases em volta de um buraco negro [Nasa]

Buracos negros são invisíveis. “Você vê ele da mesma maneira que enxerga um tornado – não por si mesmo, já que o tornado é feito de ar, mas pelos estragos nas imediações”, diz o físico George Matsas, do Instituto de Física Teórica da Universidade Estadual Paulista (UNESP).

Quando você vê uma bonita imagem como a acima, de um buraco negro cercado por luz, a luz não vem dele. Trata-se de uma nuvem de gases próxima ao horizonte de eventos. “Por choque, a matéria acaba esquentando. Ao esquentar, acaba emitindo radiação, e isso a gente observa. Mas tudo é externo ao buraco negro”, explica o cientista. Dessa forma, paradoxalmente, os buracos negros podem criar objetos extremamente brilhantes à sua volta.

5. Eles podem evaporar

Nada que entra no buraco negro pode sair. E, ainda assim, algo parece sair. A imensa força gravitacional dos buracos negros faz com que partículas “virtuais” se tornem “reais” fora de seu horizonte de eventos. Em português: o buraco negro faz com que partículas passem a existir. Elas aparecem em pares, uma partícula e uma antipartícula, uma delas cai no buraco negro, a outra é emitida para fora. Essa é a chamada Radiação de Hawking, por ter sido proposta por Stephen Hawking em 1974. Ela nunca foi observada na prática, porque as ondas são longas demais para serem detectadas por qualquer instrumento conhecido.

Mas nem com esse poder aparentemente divino os buracos negros são capazes de escapar à Primeira Lei da Termodinâmica – o princípio da conservação de energia, que afirma que matéria e energia são constantes, nunca criadas ou destruídas. Isso significa que eles podem evaporar, desde que emitam mais energia que estejam absorvendo. Por isso os cientistas do CERN acreditam que é completamente seguro criar microburacos negros no Grande Colisor de Hádrons: eles evaporariam quase que instantaneamente.

6. A tal da “perda da informação”

Buraco negro observado pela “lente gravitacional”, a distorção no espaço-tempo (incluindo a luz) causada por sua gravidade [Wikimedia]

Agora, para quem ficou perdido semana passada. Hora de canalizar os poderes cerebrais – pode ir buscar um cafezinho, já ajuda.

A Radiação de Hawking não diz nada sobre o que está dentro do buraco negro – ou ao menos esse é o consenso entre a maioria dos cientistas, inclusive George Matsas. Essa é a razão porque a notícia da semana passada é tão intrigante: Dejan Stojkovic afirmou que todo mundo está errado e é possível usá-la para entender o interior do buraco negro. Enfim, que não existe a falada “perda da informação”.

“Perda de informação é o seguinte”, diz Matsas. “Existe um teorema que diz que informação não se perde. Para ele funcionar, certas hipóteses devem ser satisfeitas. Uma delas é que o sistema seja fechado. Por exemplo, se você queima uma enciclopédia dentro de uma redoma de vidro, a informação da enciclopédia continua codificada nas cinzas e no gás. Se você tivesse recursos, poderia, em princípio, reconstruir toda a informação original”.

“O problema”, continua o astrofísico, “é que se você jogar uma enciclopédia dentro de um buraco negro, sua informação não pode ser recuperada a partir da Radiação de Hawking, ou seja a informação que entra nele é perdida”. Mas Matsas não acredita que isso não seja um paradoxo. Como um buraco negro tem uma singularidade, não é realmente um sistema fechado – a informação está fugindo por ela, como se, no caso da enciclopédia queimada, a redoma fosse aberta.

Por isso, o brasileiro não se empolgou com o trabalho de Stojkovic: “Em nenhum momento, ele diz como informação que entra no buraco negro seria recuperada por observadores externos. Isto é, ele não resolve o assim chamado ‘problema’ da perda de informação em buracos negros. Coloco aspas em ‘problema’ porque não há nenhum real problema de informação que entra no buraco ser destruída se assumimos que singularidades podem destruir tudo, incluindo informação”.

Quer dizer que a notícia da semana passada não vale? Claro que não. Ciência é um constante debate. É isso que a torna tão especial.

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