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Buraco negro: o que é e como funciona (2)

Nesta postagem são encontradas as respostas à diversas dúvidas manifestadas em Buraco negro: o que é e como funciona.

Respondido por: Profa. Maria de Fátima Saraiva (IF-UFRGS)

Olá, Prof.ª Maria de Fátima!

Muitíssimo obrigado pela clareza na resposta. Despertei algumas curiosidades quando li tua resposta, nos trechos que destaco a seguir:

1) “A borda do buraco negro (a fronteira que separa o buraco negro do seu entorno) se chama horizonte de eventos. Quanto maior a massa concentrada no centro, maior o raio do horizonte de eventos, portanto maior o buraco negro. Nada atravessa o horizonte de eventos de dentro para fora, e tudo o que atravessa de fora para dentro fica lá dentro”.

Ou seja, o raio do horizonte de eventos de um buraco negro é sempre uma função monótona crescente no tempo, correto? Se sim, podemos dizer que quando o tempo for ao infinito, obrigatoriamente toda a massa do universo pertencerá a um único buraco, concentrada em seu centro, de volume zero? Ou o horizonte de eventos não é (ou nem sempre é) uma função monótona crescente no tempo?

RESPOSTA:O raio do horizonte de eventos de um dado buraco negro só cresce se ele estiver “ engolindo” matéria, o que só acontece se houver matéria o suficientemente próxima para ser atraída por ele.  Estrelas e gás podem manter órbitas estáveis em torno de um buraco negro sem ser atraídos por ele, da mesma maneira que a Terra tem uma órbita estável em torno do Sol. Ou seja, o raio de eventos  não é uma f​​unção monótona crescente no tempo.

2) “Atualmente, os astrônomos acreditam que quase todas as galáxias contêm um buraco negro supermassivo em seu centro, mas apenas em algumas – as galáxias com núcleo ativo – ele está “engolindo” matéria. A nossa própria galáxia parece ter um buraco negro central, porém inativo”.

O que causa tal inatividade do buraco negro? Seria uma “massa de saturação”? O buraco negro estar “inativo” significa que seu horizonte de eventos não cresce mais com o tempo, ou significa que – ainda que uma massa qualquer aproxime-se de seu horizonte de eventos e “cruze-o” – ela não será mais atraída para o núcleo?

RESPOSTA: No buraco negro inativo o horizonte de eventos não cresce com o tempo porque ele não está adicionando matéria, o que Não significa que ele não possa adicionar matéria se houver matéria disponível a seu alcance. A acreção de material por um buraco negro dormente no centro de uma galáxia pode expandir seu horizonte de eventos ao ponto de iniciar a sua atividade, mas os mecanismos que fazem isso acontecer ainda não são bem conhecidos (pelo menos que eu saiba).

3) Por fim, um raciocínio para ver se eu “entendi” a explicação do buraco negro: Digamos que o raio do horizonte de eventos é R (estou pensando aqui em um “raio de uma esfera”, apesar de não saber se existem buracos negros na forma esférica – ou se sempre são esféricos – mais uma dúvida [risos]). Bom, digamos que uma massa M começa a aproximar-se do buraco negro.

Primeiro, ela está em R+dr (fora do buraco). Logo, significa que ela tem aceleração superior à aceleração que a atrairia para o núcleo.

Depois, a massa vai para R-dr (dentro do buraco). Isto significa que o núcleo exerce uma força tal que “acelera a massa” inclusive em valor superior à velocidade da luz?

RESPOSTA: Não entendi o raciocínio. Quanto mais longe do buraco negro menor a aceleração, pois menor a força gravitacional. `A medida que o corpo se aproxima do buraco negro, aumenta sua aceleração na direção dele, mas isso não significa que sua velocidade será maior do que a da luz ao cruzar o horizonte de eventos. Essa velocidade teria que ser maior do que a da luz para ele poder cruzar o horizonte de eventos de dentro para fora do buraco negro, daí a impossibilidade de alguma coisa sair de dentro do mesmo.

 


5 comentários em “Buraco negro: o que é e como funciona (2)

  1. Ricardo Ivanov disse:

    Perfeito, Professora!
    Muitíssimo obrigado pelos esclarecimentos. Eles elucidaram as minhas dúvidas, inclusive na questão 3, que ao reler, vi que a redigi mal. Mas, mesmo assim, a tua resposta sanou o que estava buscando!
    Abraço!!

  2. Renato de Castro disse:

    Prezada Professora,
    foi dito em sua brilhante resposta que o buraco negro não emite radiação; mas e a radiação de Hawking ?

    • Fernando Lang disse:

      A Professora Maria da Fátima dá a seguinte resposta:

      A radiação de Hawking é a exceção que confirma a regra de que nada escapa de um buraco negro.
      Trata-se de uma radiação quântica que faz o buraco negro perder energia como se fosse um corpo aquecido emitindo radiação térmica, o que causaria sua lenta “evaporação”. Essa radiação apareceria quando um par de partículas virtuais se formasse tão próximo do horizonte de eventos de um buraco negro que a força de maré do buraco negro separasse as duas partículas, de forma que uma delas caísse no buraco e a outra escapasse. A partícula livre apareceria para um observador externo como se tivesse sido irradiada pelo buraco negro.
      Nesse contexto, o buraco negro tem uma temperatura associada a ele, que depende unicamente de sua massa, numa relação de proporcionalidade inversa. Como essa temperatura é extremamente baixa (bem abaixo da temperatura da radiação cósmica de fundo mesmo para os buracos negros estelares, e mais baixa ainda para buracos negros massivos), o tempo para a “evaporação”de um buraco negro é extremamente longo. No tempo de vida do universo (14 bilhões de anos) apenas hipotéticos mini buracos negros primordiais teriam tido tempo de evaporar significativamente. Nenhum ainda foi detectado.

  3. BRUNO GABRIEL DE OLIVEIRA disse:

    Eu queria saber pq existe essa teoria de que o buraco negro leva a outro lugar,sendo que ele simplesmente parece só condensar cada vez mais matéria, qualquer coisa que tenha um volume muito grande não irá sumir ainda estará ali só que mais condensado

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