Nobel de Física 2020: O que a ciência já sabe sobre buracos negros?

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Trio que estuda o fenômeno - locais onde a gravidade é tão forte que nem a luz consegue escapar e onde o tempo termina - foi premiado nesta terça-feira (6).  
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Por Lara Pinheiro, G1  
06/10/2020 11h50 Atualizado há 2 horas
Postado em 06 de outubro de 2020 às 14h00m

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Nobel de Física vai para trio de cientistas por descobertas sobre buracos negros

O Prêmio Nobel de Física 2020, anunciado nesta terça-feira (6), premiou três cientistas com pesquisas sobre buracos negros. Mas o que é um buraco negro? Como é o seu interior? É possível entrar ou viajar no tempo dentro de um deles?

Nesta reportagem, você verá respostas para essas e outras perguntas:

O que é um buraco negro? Como ele surge?

Entenda como foi feita a primeira imagem de um buraco negro

Os buracos negros se formam, em sua maioria, quando uma estrela massiva morre. Ele se torna um lugar no espaço onde a gravidade é tão forte que nada, nem a luz, consegue escapar dela. (Segundo a teoria especial da relatividade de Einstein, nada consegue viajar no espaço mais rapidamente do que a luz). 

Essa gravidade forte ocorre porque há uma grande quantidade de matéria concentrada em um pequeno espaço.

Ilustração do Prêmio Nobel mostra detalhes sobre buracos negros — Foto: Reprodução/The Nobel Prize

Na "borda" do buraco negro (veja imagem), há o que se chama de "horizonte de eventos". Depois desse ponto, a luz não consegue mais escapar da gravidade do buraco negro.

Nessa região, o tempo passa de forma diferente, explica Thiago Gonçalves, astrônomo e professor no Observatório do Valongo, da Universidade Federal do Rio de Janeiro (UFRJ).

Para um observador externo, o tempo ficaria congelado – se ele observasse alguém entrando no horizonte de eventos, ele veria essa pessoa congelada. Mas, se uma pessoa entrasse em um buraco negro, ela mesma, ali dentro, veria o tempo passar.

O que há dentro do buraco negro?

Nas palavras da cientista Andrea Gehz – uma das vencedoras do Nobel de Física deste ano – ninguém sabe.

"Não temos nenhuma ideia do que há dentro do buraco negro – eles são o colapso do entendimento das leis da física", declarou Gehz. 

É possível entrar em um buraco negro?

"A princípio, nada impediria a gente de entrar dentro de um buraco negro, só que aí perderíamos a comunicação com quem está fora – porque nada sai do buraco negro, nem a luz", explica a astrofísica Thaisa Storchi Bergmann, "caçadora de buracos negros supermassivos" no centro de galáxias e chefe do grupo de pesquisa em astrofísica do Instituto de Física da Universidade Federal do Rio Grande do Sul (UFRGS).

Jorge Pontual: imagem de buraco negro foi a maior descoberta astronômica de 2019

Existem dois tipos de buracos negros, explica Bergmann, e ambos funcionam sob o mesmo princípio: são uma região de onde nada escapa, nem a luz. O primeiro tipo é o estelar, e o outro, o supermassivo (este último tipo é o que a ciência acredita estar no centro da Via Láctea).

No estelar, se chegarmos muito perto, "viramos um espaguete" antes mesmo de entrarmos nele. "A força de maré vai te destruir", diz Bergmann.

"Por outro lado, no buraco negro supermassivo, embora a gravidade seja tão forte quanto, o raio de maré que te destrói está dentro dentro do horizonte de eventos – então dá para entrar no buraco negro. E isso aconteceu no filme Interestelar", lembra a astrofísica.

Dá para "viajar no tempo" dentro de um buraco negro?

Bergmann explica que existe uma especulação na ciência de que, se fosse possível juntar dois buracos negros – um numa parte do universo, outro em outra – poderia se formar um túnel entre eles no qual se viajaria com uma velocidade muito maior que a da luz, o que é equivalente a viajar no tempo.

"Os 'buracos de minhoca' são uma solução que aparece na relatividade geral, mas nunca ninguém viu – não existe comprovação observacional deles. E são muito instáveis – ainda não se conhece exatamente todos os limites deles, mas eles abrem por um tempo e logo se fecham", afirma a astrofísica.

"É uma coisa que não é bem conhecida. Mas em princípio é uma especulação – seria uma maneira de viajar num universo tão grande como o nosso: a estrela mais próxima está a 4 anos-luz", diz.

"Seria uma maneira de conseguir viajar no universo a uma distância signiticativa, porque a gente andaria milhões ou centenas de milhões de anos", afirma a cientista.

O que é a singularidade?

É o ponto no centro do buraco negro. Ali, a densidade da matéria é infinita, e a física que a humanidade conhece deixa de ser capaz de explicar tudo o que acontece.

"Esse ponto vai para uma densidade tão alta num ponto tão pequeno, tão coeso, que as equações matemáticas conhecidas não são mais possíveis de descrever os fenômenos que ali acontecem. Isso é a singularidade", explica Eliade Ferreira Lima, astrofísica e professora da Universidade Federal do Pampa (Unipampa), em Uruguaiana, no Rio Grande do Sul.

"Se não tiver nada empurrando a matéria para fora, essa matéria vai se concentrar cada vez mais, e a singularidade é esse ponto de densidade infinita no centro do buraco negro", explica Thiago Gonçalves, da UFRJ.

O que os vencedores do Nobel descobriram?

Andrea Ghez, Reinhard Genzel e Roger Penrose são os ganhadores do Prêmio Nobel 2020 em Física — Foto: Royal Academy of Sciences (Genzel e Ghez) e Wikimedia Commons (Penrose)

Duas pesquisas ganharam o Prêmio Nobel deste ano:

A primeira, de Roger Penrose, explicou, usando métodos matemáticos, a existência dos buracos negros a partir da teoria geral da relatividade pensada por Einstein – segundo a qual a presença de massa no espaço curva o espaço-tempo. (A ideia é diferente da de Newton – que explicava a gravidade em função da atração entre os corpos).

O próprio Einstein, inclusive, não acreditava que buracos negros existissem.

Mas em 1965, dez anos depois da morte dele, Penrose mostrou, matematicamente, que buracos negros realmente podiam se formar e os descreveu em detalhes – incluindo o fato de que, em seu centro, eles escondem a singularidade. O trabalho dele ainda é considerado a mais importante contribuição para a teoria geral da relatividade desde Einstein, segundo o comitê do Nobel.

Já Genzel e Ghez mostraram os movimentos de estrelas ao redor do centro da nossa galáxia e calcularam que "ali deveria haver um corpo muito massivo num espaço muito pequeno", explica Gonçalves.

"A única explicação viável era a presença de um buraco negro. Não tinha nenhum outro objeto razoável que pudesse explicar o resultado que eles obtinham com o movimento desse objeto misterioso. A gente não via o objeto, mas via o movimento das estrelas ao redor" diz o astrônomo.

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