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Buracos negros, os grandes destruidores estelares! Existe todo esse mito sobre buracos negros, mas não é nada místico. O que acontece é que esses objetos espaciais possuem uma quantidade de matéria muito grande em um volume muito pequeno, ou seja, são muito densos. E, não sei se você sabe, mas massa gera gravidade, muita massa, muita gravidade. Orbitamos o Sol porque ele tem muita massa e atrai a Terra (e nós também) para ele, quanto mais massa um corpo tem, mais forte vai ser sua gravidade.

1- comparação da distorção do espaço tempo

Como um buraco negro nasce?

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Comparação do Sol (Sun) com uma Supergigante vermelha (UY Scuti)

Os buracos negros já foram estrelas gigantescas, ou seja, com muita massa. Primeiro, as estrelas nascem em nebulosas, a partir da aglomeração de gases, principalmente o hidrogênio. Devido à atração dos átomos (que tem massa e, portanto, gravidade), esses começam a se colidir e realizar fusão nuclear que libera energia e faz a estrela brilhar. (Leia mais sobre isso em “Quanta água é preciso para apagar o Sol?”).

O tamanho da estrela permanece mais ou menos o mesmo por um bom tempo pois se estabelece um equilíbrio entre a pressão interna causada pelas explosões das fusões que tendem a expandir o astro e a força da gravidade que tende a comprimi-lo.

Quando o combustível para essas fusões vai acabando, o equilíbrio deixa de existir e ela começa a diminuir de tamanho (volume) mas sua massa continua a mesma, ou seja, vai ficando mais densa. Chega um momento que ela não pode diminuir mais segundo o Princípio da Exclusão de Pauli em que duas partículas não podem estar no mesmo local e na mesma velocidade.

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Ilustração artística de uma supernova

O negócio vai ficando feio pra estrela e nesse momento, ela explode numa supernova liberando boa parte de sua massa. Uma porção do núcleo dela, porém, resta e a gravidade a comprime até se tornar uma estrela de nêutrons, muito massivo. Quando a massa ainda é grande demais, ela ultrapassa o limite de Chandrasekhar. Calma, não precisa decorar o nome. Depois desse limite, o princípio da Exclusão não faz mais sentido e a estrela entra em colapso e segue rumo a uma densidade infinita, chamada de Singularidade.

Sua gravidade passa a ser tão forte que até a luz que é emitida começa a ter dificuldade em sair. Até que chega um momento que a luz não consegue mais sair, é um momento sem volta, e se a Luz não consegue sair, nada mais consegue. Resulta então, em poucas palavras, num buraco negro.

1- horizonte de eventosTodos os raios de luz que chegam perto de um buraco negro são sugados para dentro dele, mas aqueles últimos que quase escaparam formam uma região chamada de Horizonte de Eventos. Ela separa a região do “ainda há uma chance” da região “já não há mais volta” e demarcam os limites do buraco negro (já que ele não tem uma superfície).

Ok, mas se a luz não escapa, o buraco negro é completamente preto mesmo, não tem como ele não ser preto. Explique isso aí.

Buraco negro não é negro e o vazio não é vazio.

O que o buraco negro absorve? Qualquer coisa, mas essas coisas precisam passar perto dele para isso. Às vezes existem estrelas que orbitam buracos negros e os alimentam o tempo todo. Às vezes não tem nada.

1- particula anti particula ptSó que nada não existe no universo. Existe algo chamado flutuação quântica que acontece em qualquer lugar do espaço, até onde “não se tem nada”. O que é isso?

A todo momento, até no espaço “completamente vazio” partículas aparecem e desaparecem, mas sempre em pares. Aparece uma partícula de matéria e outra de antimatéria. Surgem em um ponto, existem por alguma fração mínima de segundo e se encontram depois se anulando (matéria e antimatéria quando se encontram se anulam). Pense que matéria é +1 e antimatéria é -1, quanto é a soma? Zero. Por isso, do zero surgem coisas e ambas as coisas retornam ao zero.

1- hawking
Stephen Hawking

Em condições normais, essas flutuações quânticas não influenciam tanto o universo como um todo, mas elas acontecem também perto do horizonte de eventos, a “superfície” do buraco negro. Alguns pares desses podem aparecer e fugir ou podem aparecer e ambas partículas caírem no buraco. Existe ainda uma terceira possibilidade: uma partícula cai no buraco e a outra escapa. Essa que escapou chega até nós, normalmente, como uma fraca emissão de raios x. Essa radiação é chamada de Radiação Hawking e é o principal motivo para os buracos negros não serem tão negros, ou seja, irradiam sim algum tipo de energia.

Bônus: complicando um pouco mais

Essa radiação, apesar de não visível, é luz porque a interação entre as partículas faladas no texto geram fótons (partículas de luz). Vou complicar um pouquinho. Daqueles pares de partícula-antipartícula, considere dois deles. No primeiro par, a partícula cai no buraco e no outro a antiparticula cai. Sobra, então, do lado de fora do horizonte de eventos, uma antiparticula e uma partícula respectivamente. Muitas vezes essas que sobram se chocam, aniquilam e liberam fótons reais. Mas essa energia precisa vir de algum lugar, no caso, do buraco negro em função das outras duas partículas que caíram nele e diminuíram sua massa. Então, essa radiação também contribui para a desintegração (evaporação) dos buracos negros. Dessa forma, para um Buraco Negro com a massa de nosso Sol, demorará 10 elevado a 67 (1 seguido de 67 zeros) anos para evaporar e uns dos maiores que nós vemos no universo demoraria 10 elevado a 100 (1 seguido de cem zeros) anos ou 1 gugol de anos. (1 gugol = 10^100)

Fontes: PhysLink, Colorado.edu, Nasa

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