Buracos negros... duplamente temidos e admirados. É de se esperar que somar sua beleza incomum, seus tamanhos espantosos, e sua ajuda significante em descobertas importantes na física, ao risco que seu poder de destruição pode nos trazer, cause esse efeito.
Mas, a questão é: como tudo isso começou? Quando os cientistas começaram a se questionar sobre algo que, em tese, não poderia ser "visto"?
Na segunda metade do século XVIII, os cientistas John Michell e Pierre-Simon Laplace começaram a sugerir a existência de corpos massivos dos quais nem mesmo a luz seria capaz de escapar. Porém, a ideia era um tanto quanto absurda para a época, em razão da crescente aceitação da luz como onda e da desconcertante dúvida sobre como a gravidade podia afetar a luz se ela se mantinha sempre à mesma velocidade, o que fez Laplace abandonar a ideia nos livros posteriores.
Foi somente depois de 1915, quando Albert Einstein publicou a Relatividade Geral (ainda faremos um artigo sobre este tema), à primeira vista desconexo com o assunto, que soluções para o fenômeno de estrelas brilhantes repentinamente sumirem começaram a surgir.
Em dezembro de 1915, calculando o campo gravitacional e o colapso contínuo de estrelas, Karl Schwarzschild, pouco tempo antes de sua morte, acrescentou às equações de Campos Gravitacionais de Einstein uma solução simetricamente esférica, descobrindo o tipo mais simples de buraco negro. Como explica Ronaldo Rogério, "nesta solução, a estrela que lhe teria dado origem não devia possuir rotação, carga elétrica e campo magnético. Assim, este é o buraco negro mais simples de todos..."(MOURÃO, 2016, p. 433). Ele ainda complementa: "Entre 1916 e 1918, Hans Reissner e Gunnar Nordström descobriram a solução das equações de campo que conduziram à concepção dos buracos negros que possuem massa e carga" (MOURÃO, 2016, p. 436). As demais soluções serão apresentadas posteriormente.
Foi então, no final da década de 1920, que as coisas ficaram ainda mais absurdas. Chandrasekar definiu o limite de tamanho de uma estrela em colapso, que hoje tem seu nome, e que mostrou que, após ultrapassar o limite, a estrela atingia um estado de tamanho zero e densidade infinita. Vários físicos de renome, como Eddington e Landau, repugnaram a ideia. O próprio Einstein escreveu um artigo alegando que estrelas não eram capazes de atingir o tamanho zero.
Já na década de 1960, após a concentração de esforços no desenvolvimento da física nuclear para a II Guerra Mundial, cientistas voltaram a se preocupar com o macro universo, e agora com uma tecnologia mais moderna. Com a descoberta e observação de objetos compactos, como pulsares e quasares, sobre os quais já se falou aqui no blog, a ideia do colapso de uma estrela passou a ser levada a sério. Foi então que Roy Patrick Kerr descobriu a solução de buracos negros com massa e rotação. Mais tarde, todas as soluções foram unificadas, em uma solução de um buraco negro com massa, carga e rotação.
Na segunda metade da década de 1960, Stephen Hawking e Roger Penrose desenvolveram um trabalho que dizia poder haver uma singularidade de densidade e curvatura espaço-temporal infinita dentro do horizonte de eventos. Ao contrário do que algumas pessoas pensam, singularidades não são exclusividade de buracos negros. A teoria do Big Bang sugere que o universo tenha surgido de uma singularidade. Enfim, como cita Hawking em seu livro, "nessa singularidade, as leis da ciência e nossa capacidade de prever o futuro fracassariam" (HAWKING, 2015, p. 115). Porém, tudo que estivesse fora da singularidade não seria afetado pela mesma, protegido pelo horizonte de eventos de qualquer informação que viesse dessa, criando a hipótese da censura cósmica, que diz que "singularidades produzidas pelo colapso gravitacional ocorrem apenas em lugares, como os buracos negros, onde estão ocultas de olhares alheios por um horizonte de eventos" (HAWKING, 2015, p. 116).
A partir de 1970, Stephen Hawking passou a sugerir que buracos negros podiam deixar escapar partículas virtuais, que se criam na complexidade do vácuo da Mecânica Quântica em pares de cargas opostas e logo se aniquilam. Porém, se estiverem próximas o suficiente de um buraco negro, uma dessas partículas é puxada para dentro do horizonte de eventos, permitindo que a outra partícula do par seja igualmente puxada para dentro ou liberada espaço afora. Quando esta situação acontece, cria radiação detectável, porém incapaz de portar informação.
Assim, este artigo se aproxima do modelo mais atual e aceito de um buraco negro. Mas como se formam, seus diferentes tipos e outras de suas especificações serão mais aprofundados em uma postagem futura.
Este artigo foi baseado no workshop ministrado por Gabriel Freitas Silva (CBPF) no 11º Encontro Internacional de Astronomia e Astronáutica (EIAA) em Campos dos Goytacazes - RJ no dia 13/04 e nas seguintes fontes abaixo. Agradecimentos especiais ao Vitor Manoel Fortunato pela revisão do texto.
FONTES:
HAWKING, Stephen W. Uma breve história do tempo. 1 ed. Rio de Janeiro: Intrínseca, 2015
MOURÃO, Ronaldo Rogério de Freitas. O livro de ouro do universo. 2 ed. Rio de Janeiro: HarperCollins Brasil, 2016.
ROONEY, Anne. A história da física. São Paulo: M. Books do Brasil Editora Ltda., 2013.
Mas, a questão é: como tudo isso começou? Quando os cientistas começaram a se questionar sobre algo que, em tese, não poderia ser "visto"?
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| Fonte: NASA/JPL-Caltech |
Na segunda metade do século XVIII, os cientistas John Michell e Pierre-Simon Laplace começaram a sugerir a existência de corpos massivos dos quais nem mesmo a luz seria capaz de escapar. Porém, a ideia era um tanto quanto absurda para a época, em razão da crescente aceitação da luz como onda e da desconcertante dúvida sobre como a gravidade podia afetar a luz se ela se mantinha sempre à mesma velocidade, o que fez Laplace abandonar a ideia nos livros posteriores.
Foi somente depois de 1915, quando Albert Einstein publicou a Relatividade Geral (ainda faremos um artigo sobre este tema), à primeira vista desconexo com o assunto, que soluções para o fenômeno de estrelas brilhantes repentinamente sumirem começaram a surgir.
Em dezembro de 1915, calculando o campo gravitacional e o colapso contínuo de estrelas, Karl Schwarzschild, pouco tempo antes de sua morte, acrescentou às equações de Campos Gravitacionais de Einstein uma solução simetricamente esférica, descobrindo o tipo mais simples de buraco negro. Como explica Ronaldo Rogério, "nesta solução, a estrela que lhe teria dado origem não devia possuir rotação, carga elétrica e campo magnético. Assim, este é o buraco negro mais simples de todos..."(MOURÃO, 2016, p. 433). Ele ainda complementa: "Entre 1916 e 1918, Hans Reissner e Gunnar Nordström descobriram a solução das equações de campo que conduziram à concepção dos buracos negros que possuem massa e carga" (MOURÃO, 2016, p. 436). As demais soluções serão apresentadas posteriormente.
Foi então, no final da década de 1920, que as coisas ficaram ainda mais absurdas. Chandrasekar definiu o limite de tamanho de uma estrela em colapso, que hoje tem seu nome, e que mostrou que, após ultrapassar o limite, a estrela atingia um estado de tamanho zero e densidade infinita. Vários físicos de renome, como Eddington e Landau, repugnaram a ideia. O próprio Einstein escreveu um artigo alegando que estrelas não eram capazes de atingir o tamanho zero.
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| Fonte: SA/JPL-Caltech |
Na segunda metade da década de 1960, Stephen Hawking e Roger Penrose desenvolveram um trabalho que dizia poder haver uma singularidade de densidade e curvatura espaço-temporal infinita dentro do horizonte de eventos. Ao contrário do que algumas pessoas pensam, singularidades não são exclusividade de buracos negros. A teoria do Big Bang sugere que o universo tenha surgido de uma singularidade. Enfim, como cita Hawking em seu livro, "nessa singularidade, as leis da ciência e nossa capacidade de prever o futuro fracassariam" (HAWKING, 2015, p. 115). Porém, tudo que estivesse fora da singularidade não seria afetado pela mesma, protegido pelo horizonte de eventos de qualquer informação que viesse dessa, criando a hipótese da censura cósmica, que diz que "singularidades produzidas pelo colapso gravitacional ocorrem apenas em lugares, como os buracos negros, onde estão ocultas de olhares alheios por um horizonte de eventos" (HAWKING, 2015, p. 116).
A partir de 1970, Stephen Hawking passou a sugerir que buracos negros podiam deixar escapar partículas virtuais, que se criam na complexidade do vácuo da Mecânica Quântica em pares de cargas opostas e logo se aniquilam. Porém, se estiverem próximas o suficiente de um buraco negro, uma dessas partículas é puxada para dentro do horizonte de eventos, permitindo que a outra partícula do par seja igualmente puxada para dentro ou liberada espaço afora. Quando esta situação acontece, cria radiação detectável, porém incapaz de portar informação.Assim, este artigo se aproxima do modelo mais atual e aceito de um buraco negro. Mas como se formam, seus diferentes tipos e outras de suas especificações serão mais aprofundados em uma postagem futura.
Este artigo foi baseado no workshop ministrado por Gabriel Freitas Silva (CBPF) no 11º Encontro Internacional de Astronomia e Astronáutica (EIAA) em Campos dos Goytacazes - RJ no dia 13/04 e nas seguintes fontes abaixo. Agradecimentos especiais ao Vitor Manoel Fortunato pela revisão do texto.
FONTES:
HAWKING, Stephen W. Uma breve história do tempo. 1 ed. Rio de Janeiro: Intrínseca, 2015
MOURÃO, Ronaldo Rogério de Freitas. O livro de ouro do universo. 2 ed. Rio de Janeiro: HarperCollins Brasil, 2016.
ROONEY, Anne. A história da física. São Paulo: M. Books do Brasil Editora Ltda., 2013.
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