Buracos negros foram teorizados no século 18

Originalmente publicado em Phys
Traduzido e adaptado por Matheus Gonçalves

Os buracos negros distorcem espaço e tempo e têm uma atração realmente irresistível. É difícil acreditar que a ideia por trás desses objetos exóticos já tenha mais de 230 anos.
O lugar de nascimento da teoria dos buracos negros pode ser encontrado na pacífica vila de Thornhill, no condado Inglês de Yorkshire. No século XVIII, este foi o lugar onde John Michell fez a sua casa, ao lado da igreja medieval. Ele foi o reitor de Cambridge por 26 anos e altamente respeitado como um estudioso também. De fato, Michell estudara não só a teologia, o hebraico e o grego em Cambridge, mas também tinha voltado sua atenção para as ciências naturais.
Seu principal interesse era a geologia. Em um tratado, que foi publicado depois do terremoto de Lisboa de 1755, ele afirmou que existiam ondas subterrâneas que propagavam tal terremoto. Esta teoria causou bastante agitação no mundo acadêmico, e levou John Michell a ser aceito como um membro da Royal Society em Londres.
Ele deu uma palestra diante desta renomada sociedade em 1783 sobre a gravitação das estrelas. Ele usou um experimento de pensamento para explicar que a luz não deixaria a superfície de uma estrela muito maciça se a gravitação fosse suficientemente grande. E deduziu: “Se tal objeto realmente existir na natureza, sua luz nunca poderia chegar a nós”.
Mais de uma década depois de Michell, outro cientista abordou o mesmo tema: em seu livro publicado em 1796 – Exposition du Système du Monde – o matemático, físico e astrônomo francês Pierre-Simon de Laplace descreveu a ideia de estrelas maciças das quais nenhuma luz poderia escapar; esta luz consistia de corpúsculos, partículas muito pequenas, de acordo com a teoria geralmente aceita de Isaac Newton. Laplace chamou este corpo de obscur, isto é corpo escuro.
Os jogos de pensamento físico jogados por John Michell e Pierre-Simon de Laplace não encontraram muitas respostas, entretanto, e foram esquecidos rapidamente. Foi deixada a Albert Einstein, com sua Teoria Geral da Relatividade, a responsabilidade de preparar o caminho para esses “corpos escuros” entrarem nos reinos da ciência – sem que isso realmente fosse sua intenção. Embora a existência de singularidades pontuais, nas quais a matéria e a radiação de nosso mundo simplesmente desaparecessem, pudesse ser derivada das equações que publicou em 1915 e 1939, Einstein viu a possibilidade de publicar um artigo na revista Annals of Mathematics, no qual pretendia provar que tais Buracos negros eram impossíveis.
Em 1916, o astrônomo Karl Schwarzschild tinha tomado a Teoria da Relatividade Geral como base para calcular o tamanho e o comportamento de um buraco negro estático não rotativo sem carga elétrica. Seu nome foi dado a um raio de tal objeto, dentro do qual nada pode escapar para o exterior.
Schwarzschild teve uma carreira meteórica durante sua curta vida. Nascido em 1873 como o mais velho de seis filhos de uma família judia-alemã em Frankfurt, o seu talento surgiu numa idade precoce. Ele tinha apenas 16 anos quando publicou dois artigos em um famoso jornal sobre a determinação das órbitas de planetas e estrelas binárias. Sua carreira subsequente na astronomia levou-o através de Munique, Viena e de Göttingen a Potsdam, onde se tornou diretor do observatório astrofísico em 1909. Alguns anos mais tarde, no meio da Primeira Guerra Mundial – Karl Schwarzschild era segundo tenente da artilharia na parte dianteira oriental na Rússia – ele derivou as soluções exatas para as equações de campo de Einstein. Karl morreu em 11 de maio de 1916 de uma doença autoimune na pele.
No entanto, o tema dos buracos negros ainda não chegara ao domínio científico. Sem nada de novo, o interesse na construção teórica de Einstein diminuiu mais e mais após o hype inicial. Esta fase durou aproximadamente desde meados da década de 1920 até meados da década de 1950. Em seguida, surgiu o que o físico Clifford Will chamou de “renascimento” da Teoria Geral da Relatividade.
Tornou-se agora importante descrever objetos que inicialmente eram apenas de interesse para os teóricos. Anãs brancas, por exemplo, ou estrelas de nêutrons, onde a matéria existe em estados muito extremos. Suas propriedades inesperadas poderiam ser explicadas com o auxílio de novos conceitos derivados desta teoria. Então, os buracos negros se moveram para o foco de atenção também. E cientistas trabalhando neles tornaram-se estrelas – como o físico britânico Stephen Hawking.
No início da década de 1970, Uhuru anunciou uma nova era para a astronomia observacional. O satélite pesquisou o universo na gama de radiação de raios X de comprimento de onda extremamente curto. Uhuru descobriu centenas de fontes, geralmente estrelas de nêutrons. Mas entre eles havia um objeto particular na constelação Cygnus (cisne). Foi dada a designação Cygnus X-1. Os pesquisadores descobriram que tal objeto era uma estrela gigante de cerca de 30 massas solares que brilhou com um brilho azul. Um objeto invisível de aproximadamente 15 massas solares orbita em torno dele – aparentemente um buraco negro.Isso também explica os raios X gravados: a gravidade do buraco negro atrai a matéria da estrela principal.
Cygnus X-1 não é de forma alguma o único buraco negro que os astrônomos detectaram indiretamente. Até agora, eles encontraram uma série inteira deles com entre 4 e 16 massas solares. Mas há um que é muito mais maciço. Ele está localizado no coração da Via Láctea, a cerca de 26.000 anos-luz de distância, e foi descoberto no final dos anos 90. Em 2002, um grupo incluindo Reinhard Genzel, do Instituto Max Planck de Física Extraterrestre conseguiu fazer uma descoberta sensacional: no Very Large Telescope do Observatório Europeu do Sul (ESO), os cientistas observaram uma estrela que se aproximou do centro galáctico a apenas 17 horas-luz (pouco mais de 18 bilhões de quilômetros).
Durante os meses e anos que se seguiram, foram capazes de observar o movimento orbital dessa estrela, que recebeu a designação S2. Ela orbita o centro da galáxia (Sagitário A *) uma vez a cada 15,2 anos a uma velocidade de 5000 quilômetros por segundo. A partir do movimento de S2 e outras estrelas, os astrônomos concluíram que cerca de 4,5 milhões de massas solares estão concentradas em uma região do tamanho de nosso sistema planetário. Há apenas uma explicação plausível para essa densidade: um gigantesco buraco negro.
Nossa Via Láctea não é exceção: os cientistas acreditam que esses monstros maciços se espreitam nos centros da maioria das galáxias – alguns até muito maiores do que Sagitário A *. Um buraco negro de aprox. 6,6 bilhões de massas solares está localizado dentro de uma galáxia gigante conhecida como M87. Como Sagitário A *, este sistema estelar a 53 milhões de anos-luz de distância também faz parte do programa de observação do Telescópio Event Horizon.
Com a descoberta das ondas gravitacionais em setembro de 2015, a história dos buracos negros atingiu seu clímax atual. Nessa altura, registraram-se as ondas de dois buracos de fusão com 36 e 29 massas solares. Isso anunciado em uma nova era da astronomia, cujo objetivo é trazer a luz para o universo escuro. E também para lançar luz sobre esses misteriosos buracos negros.

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