Afinal, buracos negros existem?

Na CH deste mês, o físico George Matsas afirma que, até o final desta década, a nova geração de detectores produzirá provas concretas da existência dessas regiões do universo das quais nem a luz escapa. 

 

Por: George Matsas

Publicado em 27/05/2014 | Atualizado em 27/05/2014

Cálculos computacionais cada vez mais precisos, simulando a colisão de estrelas de nêutrons e o colapso de estrelas muito massivas, dão fortes evidências de que deve haver muitos buracos negros no universo. (ilustração: Nasa/ CXC/ M. Weiss) 

 

Buracos negros são regiões de onde nem mesmo a luz consegue escapar devido ao intenso campo gravitacional, certo? Certo. Mas, até que ponto temos certeza de que eles existem?

Antes de mais nada, os buracos negros são uma previsão direta da relatividade geral, teoria da gravitação muito mais precisa que aquela universal, idealizada pelo físico britânico Isaac Newton (1643-1727).

Sem a relatividade geral, o sistema de localização global (GPS), por exemplo, não funcionaria. Além disso, cálculos computacionais cada vez mais precisos, simulando a colisão de estrelas de nêutrons, bem como o colapso de estrelas muito massivas, dão fortes evidências de que deve haver muitos buracos negros no universo.

Os buracos negros são uma previsão direta da relatividade geral.

 

Mas há evidências observacionais, além de teóricas? Avançamos muito desde 50 anos atrás, quando se dizia que a melhor prova da existência dos buracos negros era a de que eles nunca haviam sido observados – afinal, são negros. Uma busca na internet pelos verbetes ‘buraco negro’ e ‘sagittarius A’ nos conduz a vídeos que exibem estrelas no centro de nossa galáxia, orbitando um ‘ponto’ com quase 4 milhões de massas solares. Não há estrelas estáveis com essa massa.

Portanto, de longe, a melhor explicação para essa observação é que, no centro de nossa galáxia, há um buraco negro gigante. Trata-se de uma evidência indireta, mas convincente. Acredita-se, hoje, que, tipicamente, toda galáxia deve ter um buraco negro gigante em seu centro.


Ainda assim, os mais céticos não ficarão satisfeitos até que tenhamos evidências diretas, como a observação ‘inconteste’ de energia desaparecendo de nossa linha de visada. Afinal, isso é o que caracterizaria buracos negros: a existência de uma fronteira de não retorno – denominada horizonte de eventos –, de onde nada escapa.

Quando a rede EHT tiver precisão suficiente para ‘enxergar’ estruturas extremamente diminutas (microssegundos de arco), ‘veremos’, então, o buraco negro como uma mancha escura no centro da galáxia

Com um pouco de sorte, isso será possível em uns cinco anos, quando a rede global de radiotelescópios EHT (sigla, em inglês, para Telescópios de Horizonte de Eventos) estiver em pleno funcionamento. A ideia será combinar vários radiotelescópios espalhados pelo planeta, fazendo com que funcionem como um único, de tamanho igual ao da superfície da Terra. Então, quando essa rede tiver precisão suficiente para ‘enxergar’ estruturas extremamente diminutas (microssegundos de arco), ‘veremos’, então, o buraco negro como uma mancha escura no centro da galáxia.

Há também outra estratégia completamente diferente: detectar as ondas gravitacionais emitidas quando um buraco negro é perturbado – por exemplo, pela captura de uma estrela. Ondas gravitacionais são perturbações do próprio espaço-tempo que se propagam à velocidade da luz (300 mil km/s). Quando emitidas por buracos negros, essas ondas são como a impressão digital desses corpos cósmicos, porque têm propriedades muito características.

A detecção de ondas gravitacionais emitidas por buracos negros deve acontecer até o final desta década, quando a nova geração de detectores norte-americanos e europeus, Ligo e Virgo, estiver em funcionamento.
Mesmo depois de tudo isso, é bem possível que ainda haja pessoas especulando que aquilo que denominamos buracos negros talvez sejam apenas regiões de gravidade muito intensa, com um horizonte aparente – que não delimita nenhuma região de não retorno – no lugar do horizonte de eventos. Mas, nesse caso, o ônus da prova ficará com aqueles que, contra todas as evidências, advogarem a inexistência desses corpos.

Buracos negros estão por aí, pode apostar.

George Matsas 
Instituto de Física Teórica
Universidade Estadual Paulista

Texto originalmente publicado na CH 314 (maio de 2014). Clique aqui para acessar uma versão resumida da revista.