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O brilho paradoxal dos astros sem luz

A teoria prevê que buracos negros de tamanho microscópico podem emitir uma finíssima névoa de partículas subatômicas.

Por Da Redação - Atualizado em 31 out 2016, 18h31 - Publicado em 31 dez 1997, 22h00

João Steiner

Buracos negros são corpos de densidade altíssima que, de acordo com a Teoria da Relatividade, devem existir em diversas partes do Universo. As observações dos astrofísicos tendem a confirmar a existência desses corpos, indicando que, na prática, eles pertencem a duas categorias distintas. A primeira é a dos supermonstros, cuja massa pode ser entre 1 milhão e 1 bilhão de vezes maior que a do Sol. Os astros dessa classe estão associados aos núcleos das galáxias ou aos quasares, objetos superbrilhantes, situados a distâncias imensas. Em outras palavras, os buracos gigantes estão ligados à evolução das galáxias. Já a segunda categoria, que reúne corpos bem menores, com massas de três a dez vezes maior que a do Sol, aparecem em estrelas duplas e estão ligados à evolução das estrelas.

Muito já se especulou sobre a possibilidade de haver uma terceira categoria: a dos microburacos, cuja massa não seria medida em muitos quatrilhões de toneladas, mas em simples toneladas, ou até em quilos e gramas. Apesar de terem massa reduzida, esses objetos também têm um volume muito pequeno, e isso garante sua alta concentração de matéria, que é a característica central dos buracos negros.

O teórico inglês Stephen Hawking tem feito muito para popularizar os pequenos astros escuros. Eles são diferentes dos corpos das outras categorias porque podem “evaporar”. Melhor dizendo, eles emitem partículas subatômicas. Parece um pouco estranho à primeira vista pois é sabido que nos buracos negros tudo pode entrar e nada pode sair. Então, como é que sai algo dos miniastros?

É que, quando se trata de objetos de dimensões atômicas, começam a aparecer fenômenos que somente são explicados pela Mecânica Quântica. Por isso, antes de pensar nos pequenos buracos negros, vamos ver o caso da radioatividade, que é feita de partículas escapando do núcleo atômico, mesmo quando não têm energia suficiente para isso. Segundo o chamado Princípio de Heisenberg, é impossível determinar com absoluta precisão se uma dada partícula está dentro do núcleo ou fora dele. Dito de outra maneira, se a partícula de fato está dentro, ela também tem uma probabilidade de estar fora. Portanto, ela pode eventualmente sair.

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Esse raciocínio parece não estar muito de acordo com o senso comum, mas a radioatividade é um fenômeno comprovado. Um raciocínio análogo se aplicaria aos buracos negros de dimensões muito pequenas. Eles teriam uma espécie de radioatividade natural. Ocorre, entretanto, que, se isso acontece, sua massa e seu diâmetro vão diminuir com o tempo. Isso aumenta o ritmo da perda de massa, levando gradualmente à total evaporação.

Esses objetos minúsculos existem apenas na imaginação dos cientistas. Jamais alguém comprovou a sua existência na natureza. Também não se consegue conceber nenhum processo pelo qual eles poderiam ser criados durante a evolução de uma estrela ou mesmo de um planeta. Os mais resistentes argumentam que microburacos negros poderiam ter surgido durante o Big Bang, a grande explosão que deu origem ao Universo. Nesse caso, deveríamos observar, ainda hoje, o processo de sua evaporação. Isso também nunca foi registrado. A conclusão é que esses objetos criados no papel, a partir da pura imaginação, ou não existem no mundo real ou então são extremamente raros.

João Steiner é professor de Astrofísica do Instituto Astronômico e Geofísico da USP

Luminosidade pesada

Em alta concentração, a energia gravitacional pode gerar partículas.

Bem perto do buraco, a energia gravitacional pode tomar a forma de um par de elétrons.

Aí, um dos elétrons cai no astro e o outro escapa para o espaço

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