Para Albert Einstein, os buracos negros (estrelas colapsadas e tão densas que nem a luz conseguiria escapar do seu cativeiro) eram demasiado absurdos para serem reais. Einstein estava errado.

Texto de Michael Finkel Arte de Mark A. Garlick 

A nossa estrela, o Sol, terá uma morte tranquila.

A massa do Sol é mediana, em termos estelares, e quando o hidrogénio que o alimenta chegar ao fim, dentro de aproximadamente cinco mil milhões de anos, as suas camadas exteriores começarão a afastar-se e o núcleo acabará por tornar-se compacto, transformando-o naquilo a que chamamos anã branca.

Para uma estrela dez vezes maior do que o Sol, a morte é muito mais dramática. As camadas exteriores são projectadas no espaço com uma explosão de supernova. Enquanto isso, o núcleo é comprimido pela gravidade, tornando-se uma estrela de neutrões: uma bola rotativa com cerca de vinte quilómetros de diâmetro. Um fragmento de uma estrela de neutrões com o tamanho de um cubo de açúcar pesaria mil milhões de toneladas na Terra. A atracção gravitacional de uma estrela de neutrões é tão intensa que se deixássemos cair um caramelo sobre ela, o impacte produziria tanta energia como uma bomba atómica.

No entanto, nada pode comparar-se aos espasmos mortais de uma estrela cuja massa seja vinte vezes superior à do Sol. Mesmo que uma bomba semelhante à de Hiroxima tivesse detonado a cada milissegundo da vida do universo, essa energia ainda seria inferior à libertada nos momentos finais do colapso de uma estrela gigante. O núcleo da estrela desaba sobre si a 55 mil milhões de graus Celsius. A força esmagadora da gravidade é imparável. Pedaços de ferro maiores do que o Evereste são compactados quase instantaneamente em grãos de areia. Os átomos são desfeitos em electrões, protões e neutrões. Essas peças minúsculas são esmagadas e transformadas em quarks, leptões e gluões. E por aí adiante, em fragmentos cada vez mais pequenos, até que…

Ninguém sabe até quando. Ao tentarem explicar um fenómeno tão importante, as duas principais teorias que governam o funcionamento do universo – a relatividade geral e a mecânica quântica – enlouquecem, como ponteiros de um avião girando loucamente durante um mergulho a pique.

A estrela transformou-se num buraco negro.

A característica que torna um buraco negro no abismo mais escuro do universo é a velocidade necessária para escapar à sua atracção gravitacional. Para fugir ao abraço apertado da Terra, temos de acelerar até 11 quilómetros por segundo. É uma velocidade rápida – meia dúzia de vezes mais rápida do que uma bala –, mas desde 1959 que as naves espaciais construídas pelos seres humanos conseguem atingir a velocidade de escape. O limite de velocidade no universo (299.792 quilómetros por segundo) é a velocidade da luz. Porém, nem ela é suficiente para superar a força de um buraco negro. Por conseguinte, seja o que estiver dentro de um buraco negro, nem que seja um raio de luz, consegue sair. E devido a alguns estranhos efeitos de gravidade extrema, é impossível observar o seu interior. A linha divisória entre o interior e o exterior de um buraco negro chama-se horizonte de eventos. Qualquer corpo que transponha esse horizonte (uma estrela, um planeta, uma pessoa) perde-se para sempre.

Albert Einstein, um dos pensadores mais imaginativos da história da física, nunca acreditou que os buracos negros fossem reais. As suas fórmulas viabilizavam a sua existência, mas, segundo ele, a natureza não permitiria tais objectos. Para Einstein, a ideia mais inconcebível era que a gravidade pudesse suplantar forças supostamente maiores e, essencialmente fizesse desaparecer o núcleo de uma estrela enorme, num passe de mágica de escala cósmica, ao estilo de David Copperfield.

Dificilmente se pode afirmar que Einstein fosse o único a pensar assim. Na primeira metade do século XX, a maioria dos físicos desvalorizou a ideia de um objecto poder tornar-se suficientemente denso para asfixiar a luz. 
A defesa desta tese era um risco de suicídio profissional.

Ainda assim, os cientistas interrogavam-se sobre essa possibilidade desde tempos tão recuados como o século XVIII. O filósofo inglês John Michell mencionou a ideia num relatório apresentado à Royal Society de Londres em 1783. 
O matemático francês Pierre-Simon Laplace previu a sua existência num livro publicado em 1796. Ninguém chamou buraco negro a estas curiosidades superdensas. Puseram-lhes nomes como estrelas congeladas, estrelas negras, estrelas colapsadas ou singularidades de Schwarz-
schild, em homenagem ao astrónomo alemão que resolveu muitas equações teóricas a seu respeito. O nome “buraco negro” foi utilizado pela primeira vez em 1967, numa palestra do físico norte-americano John Wheeler na Universidade de Colúmbia, em Nova Iorque.

Aproximadamente na mesma época, deu-se uma mudança radical nos raciocínios sobre os buracos negros, sobretudo devido à invenção de novos processos de observação do espaço. Desde a alvorada da humanidade que estamos restritos ao espectro visível da luz. Na década de 1960, porém, a utilização de telescópios de raio X e ondas de rádio começou a generalizar-se, permitindo aos astrónomos captar luz em comprimentos de onda capazes de trespassar a poeira interestelar e oferecer-nos um vislumbre dos ossos internos das galáxias, como numa radiografia hospitalar.

Os cientistas descobriram, com surpresa, que, no centro da maioria das galáxias, existe um aglomerado pulsante de estrelas, gás e poeira. No meio deste aglomerado caótico, em quase todas as galáxias observadas, incluindo a nossa Via Láctea, encontra-se um objecto tão pesado e compacto, com tamanha atracção gravitacional que, independentemente do método utilizado para medi-lo, existe uma única explicação possível para ele: trata-se de um buraco negro.

Estes buracos são enormes: aquele que se localiza no meio da Via Láctea é 4,3 milhões de vezes mais pesado do que o Sol. Outro, alojado na vizinha galáxia de Andrómeda, tem a massa de 100 milhões de sóis. Pensa-se que outras galáxias contenham buracos negros com a dimensão de milhares de milhões de sóis e algumas até alberguem monstros com o tamanho de dezenas de milhares de milhões. Os buracos não nasceram deste tamanho. Ganharam peso, como todos nós, a cada refeição. Os especialistas em buracos negros estão igualmente convencidos da existência de buracos pequenos nos subúrbios galácticos, tão comuns como os gatos nos nossos quintais.

No intervalo de uma única geração de físicos, os buracos negros deixaram de ser quase 
anedotas e tornaram-se factos de aceitação generalizada. Afinal de contas, os buracos negros são perfeitamente vulgares. Existem provavelmente biliões deles no universo.

Nunca ninguém viu um buraco negro e jamais alguém o verá. Não há nada para ver. 
É apenas um espaço em branco no cosmos, um vazio total e completo, como os físicos gostam de dizer. A presença de um buraco deduz-se do efeito que exerce nas suas redondezas. É como olhar por uma janela e ver as copas das árvores curvando-se na mesma direcção. Seria perfeitamente seguro afirmar a existência de vento forte, mas invisível.

Quando interrogamos algum perito sobre o seu grau de certeza quanto à existência efectiva de buracos negros, a resposta constante é 99,9%. Se não houver buracos negros no centro da maioria das galáxias, terá de existir algo ainda mais extravagante. Mas todas as dúvidas poderão esfumar-se nos próximos meses: os astrónomos tencionam espiar um buraco negro enquanto este se alimenta.

O buraco negro no centro da Via Láctea, a 26 mil anos-luz de distância, chama-se Sagitário A* (ou, na abreviatura comummente utilizada, Sgr A*, pronunciado como “estrela A”). Na actualidade, é um buraco negro tranquilo, que se alimenta frugalmente. Outras galáxias contêm Godzillas destruidores de estrelas e devoradores de planetas chamados quasares.

Porém, Sgr A* prepara-se para jantar. Está a puxar uma nuvem de gás denominada G2 na sua direcção a cerca de três mil quilómetros por segundo. Num período de tempo que poderá ser de apenas um ano, a G2 aproximar-se-á do horizonte de eventos do buraco. Nesse momento, os radiotelescópios de todo o mundo concentrarão as suas atenções em Sgr A* e espera-se que, ao sincronizá-los para formar um observatório de escala mundial denominado Event Horizon Telescope, consigamos gerar uma imagem de um buraco negro em acção. Aquilo que veremos não será o buraco propriamente dito, mas provavelmente algo conhecido como disco de acreção: um anel de detritos demarcando o rebordo do buraco, o equivalente às migalhas deixadas na toalha no fim de uma refeição. Isso deverá ser suficiente para pôr fim à maioria das dúvidas sobre a existência dos buracos negros.

Talvez mesmo mais do que a sua mera existência. Poderá ajudar a determinar qual é o tecido do universo. Ao deslocar-se em direcção ao buraco negro, a matéria gera muito calor por fricção. Se descer por um poste de bombeiros, as suas mãos aquecerão. O mesmo acontece com os corpos que deslizam em direcção a um buraco negro. Além disso, os buracos negros giram. São essencialmente remoinhos profundos no espaço. A combinação de fricção e rotação significa que uma quantidade enorme de matéria que se precipita em direcção a um buraco negro, por vezes mais de 90%, não passa pelo horizonte de eventos, mas é projectada, como faíscas largadas por uma roda de amolador.

Esta matéria aquecida é canalizada em jactos lançados na direcção do espaço, para longe do buraco, a velocidades fenomenais, geralmente apenas uma fracção abaixo da velocidade da luz. Os jactos podem prolongar-se por milhões de anos-luz, penetrando numa galáxia. Por outras palavras, os buracos negros movimentam estrelas antigas no centro galáctico e canalizam os gases escaldantes gerados no processo para os confins da galáxia. O gás arrefece, coalesce e acaba por formar novas estrelas, refrescando a galáxia como uma fonte de juventude.

 

Importa esclarecer duas ou três interpretações acerca dos buracos negros. Em primeiro lugar, a ideia de que os buracos negros tentam sugar-nos para o seu interior. Um buraco negro não tem mais poder de sucção do que uma estrela normal. Possui, simplesmente, uma força extraordinária para o seu tamanho. Se o nosso sol se transformasse num buraco negro, conservaria a mesma massa, mas o seu diâmetro encolheria de 1.392.000 quilómetros para menos de 6,5 quilómetros. A Terra ficaria escura e gelada, mas a nossa órbita em redor do Sol não sofreria alterações. Este buraco negro solar exerceria sobre o nosso planeta a mesma força de atracção gravitacional anteriormente exercida pelo Sol, com o seu tamanho original. Do mesmo modo, se a Terra se transformasse num buraco negro, conservaria o seu peso actual de seis sextilhões de toneladas (é um seis seguido de 21 zeros), mas encolheria, ficando mais pequena do que um globo ocular. A Lua, porém, não sairia do seu lugar.

Os buracos negros, portanto, não sugam. Fácil de explicar. Segundo tópico, o tempo – assunto muito mais complicado. O tempo e os buracos negros têm uma relação estranha. Na verdade, o próprio conceito de tempo é invulgar. O leitor deve conhecer a frase “o tempo é relativo”. O que isto significa é que o tempo não passa à mesma velocidade para todos. Como Einstein descobriu, o tempo é afectado pela gravidade. Se colocarmos relógios extremamente exactos em cada piso de um arranha-céus, os segundos passarão a velocidades diferentes em cada relógio. Nos relógios dos pisos inferiores – mais próximos do centro da Terra, onde a gravidade é mais forte – os segundos suceder-se-ão ligeiramente mais devagar do que nos relógios dos pisos superiores. Nunca nos apercebemos disto porque as variações são extraordinariamente pequenas, um bilionésimo de segundo a mais aqui e além. Os relógios instalados nos satélites de posicionamento global têm de ser programados para um ritmo ligeiramente mais lento do que os que se encontram à superfície da Terra. Se assim não fosse, o GPS não seria rigoroso.

Os buracos negros, com a sua incrível atracção gravitacional, são no essencial máquinas do tempo. Experimente, leitor, embarcar num foguetão e viajar até Sgr A*. Aproxime-se muito do horizonte de eventos, mas não o atravesse. Cada minuto que lá passar, será um milhão de anos na Terra. É difícil acreditar, mas é mesmo assim. 
A gravidade é mais forte do que o tempo.

E se atravessar o horizonte de eventos? O que acontecerá? Nenhum observador externo o verá cair. O leitor ficará imobilizado na fronteira. Imobilizado durante um período de tempo infinito.

No entanto, em termos técnicos não é infinito. Nada dura para sempre, nem sequer os buracos negros. Stephen Hawking, o físico britânico, provou que os buracos negros vazam (o vazamento denomina-se radiação Hawking) e, com o tempo, acabarão por evaporar-se. Contudo, estamos a falar em biliões e mais biliões sobre muitos mais biliões de anos. Daqui por tempo suficiente, num futuro distante, os buracos poderão ser os únicos objectos remanescentes no nosso universo.

Embora um observador externonunca o visse entrar num buraco negro, ao certo o que lhe aconteceria a si? Sgr A* é tão grande que o seu horizonte de eventos se situa a cerca de 12.800 milhões de quilómetros do seu centro. Há alguma discordância na comunidade científica sobre o momento em que o horizonte é atravessado. 
É possível que exista uma parede de fogo e que, ao atingir o horizonte de eventos, o objecto deflagre, subitamente, em chamas.

No entanto, segundo as previsões da relatividade geral, outra coisa acontece quando atravessamos o horizonte de eventos: nada. Atraves-
samo-lo, simplesmente, sem a noção de estarmos perdidos para o resto do universo. Diz-se frequentemente que os buracos negros têm uma profundidade infinita, mas não é verdade. Existe um fundo. Mas ninguém viverá para vê-lo. 
A gravidade vai aumentando à medida que caímos lá dentro. A força exercida nos seus pés, caso caísse com os pés para a frente, seria tão superior à exercida na sua cabeça, pelo que o seu corpo seria esticado até se partir ao meio.

No entanto, pedaços de si, leitor, chegarão até ao fundo. No centro de um buraco negro, existe o enigma da singularidade. Compreender o que é uma singularidade representaria um dos maiores feitos científicos da história. Primeiro seria necessário inventar uma teoria nova – uma que fosse para além da relatividade geral de Einstein. E seria necessário ultrapassar a mecânica quântica, que prediz o que acontece às partículas microscópicas. Ambas as teorias oferecem boas aproximações à realidade, mas num local de extremos, como o interior de um buraco negro, nenhuma se aplica.

Pensa-se que as singularidades sejam minúsculas. Minúsculas não basta: se ampliássemos uma singularidade um bilião de um bilião de vezes, mesmo assim o microscópio mais potente do mundo não conseguiria vê-la. No entanto, há ali qualquer coisa, pelo menos no sentido matemático. Qualquer coisa não só pequena, mas também inimaginavelmente pesada.

A maioria dos físicos concorda que os buracos negros existem, mas eles são impenetráveis. Nunca saberemos o que se encontra no interior de uma singularidade.

Porém, há alguns pensadores não ortodoxos que discordam. Nos últimos anos, tornou-se cada vez mais aceite entre os físicos teóricos que o nosso universo não é tudo o que existe. Vivemos antes naquilo que se apelida de multiverso, uma vasta colecção de universos, cada um assemelhando-se a um buraco no queijo suíço da realidade. Isto é altamente especulativo, mas é possível que, para originar um universo novo, tenhamos primeiro de pegar num punhado de matéria de um universo já existente, esmagá-la e selá-la.

Parece-lhe familiar? Afinal, conhecemos o resultado de pelo menos uma singularidade. 
O nosso universo nasceu, há 13.800 milhões de anos, com um tremendo estouro. No instante anterior, tudo estava condensado numa partícula infinitamente pequena com uma densidade maciça – uma singularidade. Talvez o universo funcione de forma parecida com um carvalho. De tempos a tempos, uma bolota cai, encontra o solo ideal e germina abruptamente. O mesmo pode acontecer com uma singularidade, a semente de um universo novo. E à semelhança de um rebento de carvalho, nunca agradeceremos à nossa progenitora. Para sair do nosso universo, a mensagem teria de deslocar-se a uma velocidade superior à da luz. De novo: parece-lhe familiar?

A prova daquilo que poderá residir dentro de um buraco negro é convincente. Olhe para a sua esquerda e para a sua direita. Belisque-se. Um buraco negro poderá ter surgido noutro universo. Mas nós poderemos estar a viver dentro dele.

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