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Sexta-feira, Dezembro 01, 2006

Buracos negros: da teoria á realidade

Em 1915, Einstein publicou a Teoria da Relatividade (TR) que revolucionou a nossa percepção do mundo físico:

enquanto o espaço e o tempo de Newton são absolutos, fixos, semelhantes a uma rede de ferro, o tempo e o espaço de Einstein formam uma rede elástica que pode ser deformada (por exemplo pela massa de um corpo – daí o efeito da gravidade) e que é diferente segundo o sistema de referência que consideramos.
O espaço e o tempo de uma pessoa que está em movimento com uma velocidade próxima da luz serão diferentes dos da pessoa que o está a observar (relativamente ao sistema do observador – em repouso – , o tempo do viajante é mais lento).

A TR prevê que uma estrela de massa superior a duas massas solares (Msol ) que chega ao fim do seu combustível nuclear colapsa sob o efeito da sua própria força gravítica. A sua densidade vai aumentar; passando por uma fase de colapso mais lento jà que a pressão interna dos neutrões estabiliza um pouco a estrela (por causa dessa pressão, ela oscila, e como é muito maciça faz o espaço-tempo à sua volta oscilar tambèm criando ondas gravitacionais). Como a massa dela é muito importante, a força gravítica é mais forte do que essa pressão e o colapso recomeça e nunca acaba. A densidade da estrela continuar sempre de aumentar tendendo para o infinito.

Ao chegar a uma certa densidade, a força gravítica da estrela é tão grande que a velocidade necessária para um corpo lhe escapar (= velocidade de escape ve –> ve terra = 11,2 km/s) é superior à velocidade da luz (Schwarzschild calculou o raio máximo necessário para um corpo de massa M ter este tipo de gravidade – no caso da terra esse raio é da ordem de milímetros), ora um observador que se deslocasse à velocidade da luz veria a luz como estacionária o que contradiz a 2ª lei da teoria da relatividade: “a velocidade da luz é constante qualquer que seja a velocidade e a direcção do observador” – ninguem se pode deslocar á velocidade da luz, e ainda menos a velocidades superiores.
Foi em 1967 que J. Wheeler chamou a este tipo de corpo buraco negro (sendo errado já que um buraco negro é um corpo muito denso). A sua estrutura é definida pela sua massa (que define o tamanho do raio de schwarzschild e a sua força gravitacional e que sabemos ser > 2 Msol
 ), a sua carga (que tende a ser 0 já que se tiver uma carga positiva ou negativa vai atrair objectos de sinal contrário e tenderá a ficar neutro) e o seu momento angular (efeito da sua rotação sobre a distribuição da sua matèria – é o momento angular da terra que faz com que o raio equatorial seja 20km maior do que o raio polar).

O raio de Schwarzschild forma um “horizonte de evento”, uma linha imaginária atràs da qual não conseguimos ver o que se passa (porque nem a luz consegue escapar). Isso implica que só podemos observar buracos negros pelos seus efeitos sobre o espaço que o rodeia. Por exemplo, quando ele se encontra num sistema binário com uma estrela gigante azul (cada uma gira em torno da outra e ambas seguem uma trajectória elíptica), ele vai atrair a matéria da estrela, essa matéria vai aglomerar-se num disco de acreção onde vai haver fricção e portanto um aumento de temperatura. Quando essa temperatura chega a 600 K, a materia emite raios X que conseguimos detectar e que a gigante azul não emitiu.

Ultimamente, tambem foi descoberto que pares virtuais (pares de particulas de matéria e de anti matéria- sendo ambas da mesma massa mas de cargas electricas contrárias) estão constantemente a ser formados e destruidos (logo que são formados atraiem-se e anhilam-se formando fotões). Se um desses pares virtuais se formar próximo do horizonte de eventos do buraco negro, a atracção do buraco negro vai ser maior do que a atracção entre as duas partículas e uma delas e atraída para là do horizonte, a outra vai tornar-se real (vamos poder detectá-la). Para isso, necessita de energia (= massa já que E= mc2) que vai tirar do buraco negro. É assim que os buracos negros podem “evaporar-se” (este fenómeno tem pouca importância nos buracos negros actuais mas seria assim que desapareceram os mínusculos – do tamanho de átomos – buracos negros que S. Hawking acredita que foram formados durante a creação do universo).

Para saber mais:

Freedman, R.; Kaufmann, J. – Universe 6ed,

Dinah L.Monté – Astronomia, 5ed, Lisboa, Gradiva, 2000

P.Murdin, M. Penstoc - Encyclopedia of Astronomy,

T.A. Jacobson, R. Parentani – Propagação nos buracos negros in Scientific american Brasil, nº44, janeiro de 2006

J.R. Minkel – Bye bye black hole in New scientist, nº2483, 22 janeiro de 2005

H. Muir – No place like home in New scientist, nº2499, 14 de Maio de 2005

www.wikipedia.pt

http://www.damtp.cam.ac.uk/user/gr/public/bh_home.html

http://cosmology.berkeley.edu/Education/BHfaq.html

http://www.cdcc.sc.usp.br/cda/aprendendo-superior/evolucao-estelar/estrela03.html

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