Um buraco negro é um objeto astronômico com uma força gravitacional tão intensa que nada, nem mesmo a luz, consegue escapar dele. O horizonte de eventos de um buraco negro, que é como se fosse sua superfície, demarca o limite onde a velocidade necessária para escapar supera a velocidade da luz, o limite máximo de velocidade do cosmos. Tanto matéria quanto radiação são atraídas para dentro do buraco negro, mas não conseguem sair.
Existem duas classes principais de buracos negros que foram extensivamente observadas. Os buracos negros de massa estelar, com massa variando de três a dezenas de vezes a massa do Sol, são encontrados em toda a nossa galáxia, a Via Láctea. Por outro lado, monstros supermassivos, com massas variando de 100.000 a bilhões de massas solares, estão presentes nos centros da maioria das grandes galáxias, incluindo a nossa.
Os astrônomos suspeitavam há muito tempo de uma classe intermediária de buracos negros, chamados buracos negros de massa intermediária, com massas entre 100 e mais de 10.000 massas solares. Apesar de alguns candidatos terem sido identificados com evidências indiretas, o exemplo mais convincente até hoje surgiu em 21 de maio de 2019. Nesta data, o Observatório de Ondas Gravitacionais por Interferômetro a Laser (LIGO) da National Science Foundation, localizado em Livingston, Louisiana, e Hanford, Washington, detectou ondas gravitacionais resultantes da fusão de dois buracos negros de massa estelar. Esse evento, denominado GW190521, gerou um buraco negro com a massa de 142 sóis.
Um buraco negro de massa estelar se forma quando uma estrela com mais de 20 massas solares esgota o combustível nuclear de seu núcleo e colapsa sob a própria gravidade. Esse colapso desencadeia uma explosão de supernova, que expulsa as camadas externas da estrela. No entanto, se o núcleo comprimido tiver mais de três vezes a massa do Sol, nenhuma força conhecida pode impedir seu colapso em um buraco negro. A origem dos buracos negros supermassivos é ainda pouco compreendida, mas é sabido que eles existem desde os primórdios de uma galáxia.
Os buracos negros, uma vez formados, podem crescer ao acumular matéria que cai neles, incluindo gás retirado de estrelas vizinhas e até mesmo outros buracos negros.
Em 2019, astrônomos usando o Event Horizon Telescope (EHT) – uma colaboração internacional que interligou oito radiotelescópios terrestres formando uma antena do tamanho da Terra – capturaram a primeira imagem de um buraco negro. Ele se apresenta como um círculo escuro contrastado por um disco orbital de matéria quente e brilhante. Esse buraco negro supermassivo está localizado no centro da galáxia M87, situada a cerca de 55 milhões de anos-luz de distância, e possui mais de 6 bilhões de massas solares. Seu horizonte de eventos é tão extenso que poderia abranger grande parte do nosso Sistema Solar, alcançando além dos planetas.
Outra descoberta importante relacionada aos buracos negros ocorreu em 2015, quando cientistas detectaram pela primeira vez ondas gravitacionais – perturbações no tecido do espaço-tempo previstas um século antes pela teoria da relatividade geral de Albert Einstein. O LIGO detectou as ondas de um evento chamado GW150914, onde dois buracos negros em órbita colidiram e se fundiram há 1,3 bilhão de anos. Desde então, o LIGO e outras instalações têm observado numerosas fusões de buracos negros através das ondas gravitacionais que elas produzem.
Esses são métodos inovadores e empolgantes, mas os astrônomos vêm estudando os buracos negros através das várias formas de luz que eles emitem há décadas. Embora a luz não possa escapar do horizonte de eventos de um buraco negro, as imensas forças de maré em sua proximidade fazem com que a matéria ao redor se aqueça a milhões de graus e emita ondas de rádio e raios-X. Algum material orbitando ainda mais próximo ao horizonte de eventos pode ser ejetado, formando jatos de partículas que se movem quase à velocidade da luz e emitem rádio, raios-X e raios gama. Jatos oriundos de buracos negros supermassivos podem se estender por centenas de milhares de anos-luz no espaço.
Os telescópios espaciais Hubble, Chandra, Swift, NuSTAR e NICER da NASA, assim como outras missões, continuam a investigar os buracos negros e seus ambientes, permitindo-nos aprender mais sobre esses objetos enigmáticos e o papel deles na evolução das galáxias e do Universo como um todo.
O artigo foi publicado originalmente por Francisco Reddy na NASA.
