Buraco Negro

BURACO NEGRO

Buraco Negro é uma "coisa"
que de negro tem tudo,
mas de buraco não tem nada.

Prof. Renato Las Casas (13/12/99)

Buraco Negro é uma região do espaço onde o campo gravitacional é tão forte que nada sai dessa região, nem a luz; daí vermos negro naquela região. Matéria (massa) é que "produz" campo gravitacional a sua volta. Um campo gravitacional forte o suficiente para impedir que a luz escape pode ser produzido, teoricamente, por grandes quantidades de matéria ou matéria em altíssimas densidades.

 

Velocidade de Escape

 

Se atirarmos uma pedra para cima ela "sobe" e depois "desce", certo?

Errado!

Se atirarmos um corpo qualquer para cima com uma velocidade "muito" grande, esse corpo "sobe" e se livra do campo gravitacional da Terra, não mais "retornando" ao nosso planeta.

A velocidade mínima para isso acontecer é chamada de velocidade de escape. A velocidade de escape na superfície da Terra é 40.320 Km/h. Na superfície da Lua, onde a gravidade é mais fraca, é 8.568 Km/h, e na superfície gasosa do gigantesco Júpiter é 214.200 Km/h.

A velocidade da luz é aproximadamente 1.080.000.000 Km/h. Um buraco negro é um corpo que produz um campo gravitacional forte o suficiente para ter velocidade de escape superior à velocidade da luz.

A massa do Sol (0,2 X 10³¹Kg) é 333 mil vezes a massa da Terra e seu diâmetro (1,4 milhões de quilômetros) é mais de 100 vezes o diâmetro da Terra. Ele se transformaria em um buraco negro caso se contraísse a um diâmetro menor que 6 Km.

 

Detecção

 

Uma vez que nada sai de um buraco negro, nada de um buraco negro chega até nós. Resta-nos então observá-lo indiretamente, através de sua ação sobre sua vizinhança. "Vemos" um buraco negro observando "coisas" que o rodeiam sob a ação do seu campo gravitacional ou então que "caem" em sua direção, também sob a ação desse mesmo campo gravitacional.

A velocidade com que a matéria, a uma determinada distância de um corpo, o orbita, é proporcional à gravidade desse corpo. Mesmo sem vermos o corpo central podemos saber qual a sua massa se virmos e medirmos a velocidade de nuvens de gás e poeira que o orbitam, por exemplo.

Uma outra situação: se sob a ação da gravidade do corpo central, matéria "cai" em direção a ele, esse material enquanto vai "caindo" vai se comprimindo; por se comprimir vai se esquentando, e quanto mais quente fica, mais irradia... Também nesse caso, se medimos essa radiação, obtemos informações sobre o corpo central.

Buracos Negros Super Massivos

 

Em 1994, astrônomos que trabalhavam com o Telescópio Espacial Hubble, não apenas obtiveram fortes indícios da presença de um buraco negro no centro de uma galáxia espiral, como também mediram a sua massa. Através de um efeito bem conhecido da física (Efeito Doppler) foi possível medir a velocidade de gás e poeira girando em torno do centro da galáxia M87.

Pelo desvio das linhas espectrais da radiação emitida por esse material, chegou-se à conclusão que ele gira em torno do núcleo de M87 com uma velocidade muito grande. Para manter esse material com uma velocidade tão grande é preciso uma massa central também muito grande. Uma quantidade tão grande de massa no volume interno à órbita do material que o circula só pode ser um buraco negro. A massa deste buraco negro foi estimada em 3 bilhões de massas solares.

Posteriormente foram obtidos indícios de outros buracos negros no centro de outras galáxias. A tabela abaixo nos apresenta 17 galáxias que atualmente suspeitamos possuírem buracos negros supermassivos em seus centros. Também é apresentada a massa estimada desses buracos negros.

Nome da Galáxia	Massa do Buraco Negro (Sol=1)
IE1740.9-2942	100 centenas
SgrA*	2 milhões
Messier 32	3 milhões
Centaurus A	< 14 milhões
Messier 31	30 milhões
Messier 106	40 milhões
NGC 3379	50 milhões
NGC 3377	100 milhões
Messier 84	300 milhões
NGC 4486B	500 milhões
NGC 4594	1 bilhão
NGC 4261	1 bilhão
NGC 3115	2 bilhões
Messier 87	3 bilhões
Cygnus-A	5 bilhões
NGC 4151	Não Conhecido
Messier 51	Não Conhecido

Hoje acreditamos ser possível que toda grande galáxia tenha um buraco negro, de massa equivalente a milhões ou bilhões de estrelas, em seu centro. Esses buracos negros podem ter se formado no universo primitivo, a partir de gigantescas nuvens de gás ou então depois das galáxias já formadas, a partir do "colapso" de imensos aglomerados estelares.   Buracos Negros Estelares   Antes da fantástica descoberta acima descrita a procura por buracos negros no universo se concentrava principalmente na possível detecção de objetos muito compactos com massa algumas poucas vezes maior que a massa do Sol e que estariam espalhados nas galáxias. Desde 1939 acreditamos que, em seu processo evolutivo, uma estrela de massa maior que 3,2 vezes a massa do Sol, quando acaba o seu combustível, pode "desabar sob seu próprio peso". Essa estrela pode se contrair tanto que dê origem a um campo gravitacional forte o suficiente para impedir que a luz escape de suas proximidades. Um buraco negro! Se um buraco negro desses estiver envolto por uma nuvem de gás e poeira ou se tiver uma estrela por companheira, pode ser que tenhamos matéria dessa nuvem ou dessa estrela "caindo" no buraco negro e então irradiando (principalmente na freqüência de raio X). Um número considerável de estrelas da nossa galáxia forma sistemas duplos. É possível então que tenhamos vários buracos negros cabíveis de serem detectados através dessa radiação. Cygnus X-1 é uma "fonte de raios X", companheira de uma estrela de massa aproximadamente 30 vezes a do Sol (HDE 226868) e é um dos mais fortes candidatos a buraco negro conhecido. A tabela abaixo nos apresenta 8 estrelas que acreditamos possam ser companheiras de buracos negros. Também é apresentada a massa estimada desses buracos negros.

Nome da Estrela	Massa do Buraco Negro (Sol=1)
A0620-00	3 - 4
Cygnus X-1 (HDE 226868)	4 - 8
Sco X-1	3 - 10
GS2000+25	3 - 10
GX339-4	3 - 10
V 404 Cygni	8 - 12
Nova Muscae 1991	3 - 10
Nova Ophiuchi 1977	6 - 7

Uma Nova Classe de Buracos Negros

Em abril passado astrônomos da NASA e da Carnegie Mellon University comunicaram haver obtido, separadamente, evidências da existência de buracos negros de massas variando entre 100 e 10.000 massas solares, nos centros de algumas galáxias.

Os astrônomos da NASA obtiveram tal evidência estudando raios X emitidos por 39 galáxias próximas à nossa. NGC 4945, uma galáxia espiral muito parecida com a Via Láctea (nossa galáxia), é uma dessas. Os astrônomos da Carnegie Mellon University chegaram à mesma evidência estudando raios X provenientes de M82.

Têm sido elaboradas teorias procurando entender a origem desses buracos negros "meio pesados".

Mini Buracos Negros?

Vale a pena lembrar que muitos astrônomos e físicos acreditam na existência de mini buracos negros que teriam sua origem nos primórdios do universo.

Alguns procuram explicar a explosão que ocorreu sobre o rio Tunguska na Sibéria em 1908 e destruiu mais de 2.150 quilômetros quadrados de densa floresta, à colisão de um desses mini buracos negros com a Terra.