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Transcrição

Os buracos negros são as coisas mais poderosas e extremas do universo e são extremamente

estranhos e complicados. O que aconteceria se você caísse dentro de um e o que eles realmente são?

Primeiro, precisamos falar sobre espaço e tempo: o espaço e o tempo são o grande palco onde o

jogo do universo se desenrola. Mas o espaço não é um estágio fixo e o tempo não é

igual para todos em todos os lugares. Em suma, eles são relativos. A matéria dobra o espaço e o espaço dobrado

diz à matéria como se mover. Coloque algumas estrelas e planetas no palco, e ele afundará embaixo

deles. Esse estágio deformado, com todas as suas pequenas dobras e depressões, nos dá gravidade. Os buracos

negros não apenas dobram o palco, eles são como alçapões. Lugares com tanta massa que

o universo formou uma zona “proibida” onde as regras mudam.

A maioria dos buracos negros se forma quando estrelas muito massivas morrem. Explicamos esse processo em detalhes em

nosso vídeo de estrela de nêutrons - tudo que você precisa saber, que nos momentos finais de

estrelas realmente massivas, suas entranhas implodem, a quase um quarto da velocidade da luz. Isso embala

tanta massa, tão juntos que cria algo tão denso que meio que quebra

o palco do universo. Um buraco negro com dez vezes a massa do Sol teria apenas

60 quilômetros de diâmetro.

Se você olhar diretamente para um buraco negro, parece … nada. O espaço sob seu controle

é bloqueado por uma fronteira invisível e unilateral chamada horizonte de eventos. O horizonte de eventos

forma uma concha em torno de uma região do espaço que, uma vez inserida, fica protegida do resto

do universo para sempre. Como o alçapão do buraco negro deforma muito o espaço, nem mesmo a

luz consegue escapar dele. E como nada escapando para transferir informações de dentro, é

impossível dizer como realmente se parece.

Ainda podemos observar buracos negros por causa de seus efeitos na matéria. As coisas podem orbitar

buracos negros da mesma forma que orbitam o sol ou um planeta. Muitos buracos negros têm discos de matéria

orbitando fora do horizonte de eventos. Esta matéria pode se tornar incrivelmente quente à medida que órbitas próximas

podem acelerar esta matéria até a metade da velocidade da luz, e pequenas quantidades de fricção e

colisões entre as partículas aquecem-nas a um bilhão de graus, tornando o espaço ao redor

desses buracos negros, ironicamente, incrivelmente brilhante.

O que aconteceria se você tentasse se aproximar, ou mesmo dentro de um buraco negro? Em

primeiro lugar, você veria o espelho mais estranho do universo. A matéria não é a

única coisa orbitando um buraco negro: a gravidade é tão forte perto deles que a luz também pode orbitar

. Se você pairasse fora do horizonte de eventos, na esfera de fótons, em qualquer direção

que você acabaria de ver … você mesmo! Bem à frente estaria a parte de trás de sua cabeça, enquanto a luz

de suas costas viaja ao redor do buraco negro até seus olhos. A gravidade também altera a própria passagem

do tempo. Quanto mais forte a gravidade , mais devagar o tempo passa. Enquanto você observa o

universo acima, você acelera, aqueles que estão distantes o observarão em câmera lenta. Se você

escolheu voar para longe do buraco negro, poderá descobrir que eras se passaram para o resto

do universo, uma viagem no tempo bizarra de mão única para o futuro, onde seus entes queridos

estão mortos há muito tempo.

Mas chegar perto de um buraco negro pode ser incrivelmente perigoso. Uma morte dolorosa por ‘espaguetificação’

espera por você. Como seus pés estão mais próximos do buraco negro do que sua cabeça, eles sentem uma

forte atração da gravidade, o suficiente para separá-lo. Conforme você desce, fica pior, o puxão

fica mais forte, seu corpo se aperta mais fino e mais reto até que você é reduzido

a um fino fluxo de plasma quente, engolido em um gole final, para nunca mais ser visto.

A espaguetificação é um risco apenas com buracos negros menores, pois eles têm raios muito menores

. Se você for ao centro de uma galáxia e encontrar um buraco negro supermassivo,

poderá ter a experiência de cruzar o horizonte de eventos.

Conforme você se aproxima do horizonte de eventos, um observador distante pensaria que nunca viu você entrar

nele, vendo você parar e desaparecer. A última luz que você emite escorrendo para cima e para fora, longe do

horizonte de eventos. Enquanto isso, da sua perspectiva, o vazio do buraco negro sobe para encontrá-

lo, pois a luz de menos direções pode alcançá- lo. A escuridão o envolve até que sua

única visão do universo que você deixou é um minúsculo ponto de luz.

Aqui, dentro do horizonte de eventos, o espaço e o tempo estão tão terrivelmente quebrados que a

viagem em tempo real é possível, então provavelmente é uma coisa boa que nada vaze. Se algo pudesse

escapar, poderia criar todos os tipos de paradoxos de viagem no tempo e problemas que quebram o universo.

Por mais assustador que seja o horizonte de eventos, ele nos mantém protegidos desse drama.

Se você sobreviveu tanto tempo realmente não importa, já que agora há apenas a certeza

de esmagar a morte em seu futuro próximo. Dentro do espaço do horizonte de eventos, o próprio tempo é tão

curvado e deformado que, seja qual for a direção em que você se move aqui, cada “avanço” que você vai, leva

apenas para o centro do buraco negro. Tentar ir em qualquer direção apenas leva você

ao centro mais rápido. Para sobreviver por mais tempo, você deve fazer: nada.

No centro do buraco negro, encontramos a singularidade. Um único ponto com toda a matéria

que já cruzou o horizonte de eventos, tudo esmagado até um ponto infinitamente pequeno.

Não há memória das coisas que o fizeram, já que as coisas desaparecem pelo alçapão do buraco negro

para sempre. A singularidade torna todas as coisas iguais. Isso realmente quebra o universo de

maneiras muito legais. Fizemos um vídeo inteiro sobre esse problema se você quiser saber mais. Mas,

em poucas palavras, tudo o que chega perto demais torna-se matéria de buraco negro, concentrada

na singularidade.

Essa falta de memória de seu passado significa que um buraco negro tem apenas três propriedades: sua

massa, rotação e carga elétrica. Tudo o mais está perdido. Eles são muito parecidos com

partículas fundamentais a esse respeito. Na verdade, isso significa que todos os buracos negros do universo

são iguais. Claro, sua massa é diferente e alguns giram mais rápido do que outros. Mas

se colocássemos todas as singularidades em um museu de física mágica, elas seriam idênticas, como

elétrons.

Mas, assim como as partículas fundamentais, as propriedades das singularidades são a melhor maneira de

descrevê-las no papel, em vez de uma representação precisa da realidade. Nossas teorias atuais

sobre o Universo, nomeadamente a relatividade geral, simplesmente não são capazes de descrevê-los ou explicá-los.

A curvatura do espaço se torna infinita, a densidade se torna infinita e nossas regras simplesmente não

fazem sentido. A singularidade não tem superfície ou tamanho, algo como um erro de divisão por zero

no universo. Portanto, as singularidades podem nem existir ou ser coisas completamente diferentes.

Mas isso é tudo que sabemos agora, da melhor previsão que temos, da nossa melhor

teoria atual do espaço-tempo.

Além disso, basicamente tudo que você já ouviu sobre buracos negros, mesmo neste vídeo, é

sobre buracos negros teóricos que não estão girando, porque sua matemática é muito mais fácil.

Mas, uma vez que os buracos negros nasceram de estrelas moribundas que giravam extremamente rápido

em seus últimos momentos, até onde sabemos, todos os buracos negros no universo deveriam estar

girando agora. A velocidades incríveis também, até 90% da velocidade da luz. Isso significa que,

na realidade, os buracos negros são ainda mais complicados do que costumam acreditar.

As singularidades dos buracos negros em rotação são ainda mais selvagens. A rotação faz com que eles

se expandam para fora em uma espécie de ringularidade. Essa rotação é tão poderosa que o próprio espaço

é arrastado. Isso cria outra região em torno dos buracos negros giratórios, chamada Ergosfera,

onde é impossível ficar parado, não importa o quanto você tente. Como um redemoinho

veloz do espaço-tempo, a maré é irresistível e o buraco negro o faz orbitar,

queira ou não.

OK. Então, o que acontecerá com os buracos negros à medida que o universo envelhece e morre ao seu redor? Novamente,

não sabemos, mas temos algumas ideias baseadas em nosso conhecimento atual da física:

radiação Hawking. Na teoria quântica de campos, o vácuo do espaço está fervendo com as flutuações quânticas.

Essas flutuações estão criando pares de partículas de matéria e antimatéria do nada,

que só existem por um tempo muito curto antes de serem aniquiladas. Quando isso acontece perto do

horizonte de eventos de um buraco negro, uma dessas partículas pode cair, impedindo que se aniquilem.

A partícula que escapa é a radiação Hawking. Em última análise, a massa dessa partícula deve

vir do buraco negro, portanto, ao longo de eras, os buracos negros encolherão e se irradiarão.

Radiação Hawking não é o material que caiu no buraco negro, é material novo, roubando

massa dele. Conforme o buraco negro encolhe, a radiação de Hawking fica mais forte, cada vez

mais rápido, até que o que sobrou eventualmente evapore em um flash de radiação de alta energia como uma

bomba nuclear. E então, nada.

Mas isso não vai acontecer por muito tempo. Um buraco negro com a massa do nosso sol tem

uma vida útil de 10 ^ 67 anos. O que significa que seriam necessários 10.000 bilhões, bilhões, bilhões,

bilhões, bilhões, bilhões de anos para perder 0,0000001% de sua massa. Mas a maioria dos buracos negros é muito

mais massiva do que nosso sol. Os buracos negros supermassivos mais massivos nos centros das

galáxias têm vida útil de 10 ^ 100 anos. Quanto tempo é isso? Imagine uma ampulheta cheia

com um grão de areia para cada partícula do universo. A cada dez bilhões de anos, um

único grão de areia cai no fundo. Se esperássemos que toda a areia caísse,

nem mesmo um por cento do tempo de vida desses buracos negros teria passado. Não existe um

bom conceito para o nosso cérebro compreender essas escalas de tempo.

Será que algum dia entenderemos realmente os buracos negros? Sabe mesmo o que está acontecendo dentro deles?

Ninguém sabe. Só podemos ver seu lado de fora, e as teorias que temos provavelmente

erram por dentro. Mas está tudo bem não saber tudo. Significa apenas que ainda há trabalho

a ser feito. Isso significa que ainda há mistérios para resolver e grandes ideias para pensar, e

é por isso que os humanos fazem ciência. No final, pelo menos podemos ter certeza de que ainda temos

muito tempo para pensar sobre eles antes que o último se derreta.

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