Buracoverso.

Na física, existe uma equação que gera algo chamado de “raio de Schwarzschild”, uma medida de quão comprimida a matéria precisa ser para se tornar um buraco negro. Foi criada pelo físico Karl Schwarzschild em 1916 e até hoje se mantém como uma solução aceitável para a definição sobre como algo se torna um buraco negro. Quer dizer… aceitável até quando a gente calcula quanta massa existe no universo.

Numa revisão rápida, buracos negros são objetos tão densos que sua gravidade fica forte o suficiente para prender até mesmo a luz. Negro porque não emite luz alguma. Segundo a teoria da Relatividade, a gravidade age distorcendo o espaço/tempo: quanto mais gravidade num lugar, mais ele “afunda”. E tudo o que tiver que passar perto desse lugar acaba atraído para perto assim como uma bolinha de gude rola morro abaixo se ninguém estiver segurando.

No caso do buraco negro, o espaço afunda tanto de uma só vez que forma um… buraco. O que chegar muito perto rola espaço abaixo até ficar impossível rolar de volta para cima. Nem mesmo a luz consegue voltar. A ideia do buraco negro foi teórica por muito tempo, baseada na matemática; com o tempo, fomos descobrindo que no centro de algumas galáxias as estrelas estavam orbitando ao redor de algo invisível. E nos últimos anos, conseguimos até tirar fotos dos gases orbitando dois deles.

Como tudo na ciência feita de forma responsável, não existe 100% de certeza sobre nada, mas a quantidade de evidências físicas e matemáticas sobre os buracos negros nos dão um grau de confiança bem alto sobre o que eles são e como interagem com o resto do universo.

O que acontece lá dentro são outros quinhentos. O fato de absorverem tudo e não devolverem nada (tem a radiação de Hawking, mas isso é demais para este texto), não dá para realmente estudar nada do seu horizonte de eventos para dentro. E sim, eu vou falar sobre o que é o horizonte de eventos: é o ponto sem volta do buraco negro. É o lugar onde você passa de uma gravidade que não prende a luz para uma gravidade que prende.

Em tese, você poderia ficar a 1 milímetro de distância do horizonte de eventos e nada acontecer com você, mas ao avançar esse milímetro e “tocar” no buraco negro, tudo o que passar dessa linha nunca mais volta. Não tem força no universo que puxe de volta um objeto (ou pessoa) que estiver metade dentro, metade fora. A metade que entrou nunca mais vai sair, a metade pra fora pode ficar lá indefinidamente se tiver uma força suficiente a puxando na direção oposta.

O horizonte de eventos é onde o universo de fora do buraco e o universo dentro do buraco negro se encontram. E só uma direção é possível, de fora para dentro. Aqui nós voltamos para o raio de Schwarzschild, porque essa é a medida do tamanho dessa linha divisória. Como buracos negros são feitos de matéria esmagada num espaço minúsculo, a equação de Schwarzschild diz o tamanho que uma coisa precisaria ser esmagada para ficar até virar um buraco negro.

Exemplos: se a gente pegasse o Sol e esmagasse ele com tudo o que tem para uma bola de 3 quilômetros de circunferência, ele deixaria de ser uma estrela e viraria um buraco negro. Se a gente fizesse a mesma coisa com a Terra, teria que apertar nosso mundo inteiro numa bolinha com menos de um centímetro. Ou seja, não é fácil. Precisa de muita energia para pressionar tanta coisa junta ao mesmo tempo.

Até por isso, buracos negros tendem a surgir de explosões de estrelas imensas, capazes de comprimir muita coisa com sua força gravitacional. Sem o “resto” da estrela para gerar pressão para fora, o núcleo dela não tem pra onde ir senão pra dentro de si mesmo. A gravidade nunca perdoa.

E porque eu falo tanto desse raio de Schwarzschild? (ha)

Porque o nosso universo observável, vulgo a distância da qual conseguimos receber luz considerando a expansão, é de mais ou menos 100 bilhões de anos-luz. É possível que o tamanho real dele seja um pouquinho maior, muito maior, ou talvez até mesmo infinito. Certeza não existe sobre o tamanho total, mas sobre o tamanho que nós vemos a coisa é bem mais fundamentada.

Da mesma forma como eu disse que existe um tamanho no qual o Sol e a Terra poderiam ser comprimidos para virarem buracos negros, faz sentido expandir isso para o universo visível também, não? Existe um tamanho no qual toda a massa do universo esmagada se tornaria um buraco negro. É complicado estimar quanta coisa existe de verdade no universo que enxergamos, mas dá para presumir pela densidade média que encontramos nas nossas observações.

Juntando todas as estrelas, planetas, asteroides, poeira, gás e até mesmo a matéria que não vemos mas exerce gravidade (matéria escura), chegamos num daqueles números inimagináveis de 10 elevado a algumas dezenas em quilos. Número de quilos que não dá pra escrever num caderno inteiro por causa de tantos zeros…

Pois bem, se você pega uma dessas estimativas de massa no universo e coloca na equação de Schwarzschild para encontrar o tamanho mínimo que o universo precisaria ser contraído para virar um buraco negro, você encontra uma medida de… mais de 300 bilhões de anos-luz. Você refaz com outro valor, acha algo na faixa de 200. E como eu disse antes, temos bastante confiança que o universo visível não passa de 100 bilhões de anos-luz de tamanho.

Alguma coisa não fecha. Segundo essa equação, o nosso universo visível tem massa suficiente num espaço apertado o suficiente para… ser um buraco negro.

Prova inegável que estamos dentro de um buraco negro? Claro que não. É uma série de presunções sem comprovação experimental ainda. Não fizemos nenhum buraco negro ainda para saber se a matemática bate. Temos imensa dificuldade de sequer compreender o que é a maior parte da matéria aparente no universo. É uma ideia ainda. Uma ideia que, se você começar a tentar completar com observações, fica curiosamente mais e mais tentadora de acreditar.

Eu falei sobre o horizonte de eventos anteriormente, e por causa dele existe uma característica (teórica) muito interessante sobre buracos negros: o tamanho dele interfere muito no tipo de força que você sentiria ao passar pelo horizonte de eventos. Numa comparação puramente visual, é a diferença entre você passar pelo vão de uma porta ou um buraco de agulha. Dá pra passar pela porta sem problemas, mas o buraco da agulha vai exigir que seu corpo seja transformado num fio.

O que, aliás, é o processo de nome hilário chamado espaguetificação: como a diferença entre a gravidade dentro do buraco negro e fora é tão grande, um ser humano entrando num buraco negro teria incontáveis vezes mais força puxando seu pé do que sua cabeça, por exemplo. Você seria transformado num fio de espaguete para entrar no buraco negro. Não seria nem um pouco saudável.

Agora, se o buraco negro for muito grande, é possível que a diferença entre a força da gravidade de um lado e de outro não seja suficiente para destruir tudo o que passa pelo horizonte de eventos. Novamente, é uma comparação só visual (não física), mas é como cair num buraco muito grande, onde você passa inteiro. Nesse possível caso, acredita-se que alguma coisa possa entrar no buraco negro sem necessariamente ser totalmente destruída.

Quanto menor o buraco negro, mais terrível é ser sugado para dentro dele.

Agora, eu quero que você se lembre do Big Bang: a ideia de que o universo começou num ponto infinitamente denso e explodiu em tamanho há 14 bilhões de anos atrás. Vamos misturar as ideias?

Imagine que um buraco negro minúsculo, mas minúsculo mesmo, acabou de começar. Na medida que a matéria de fora começa a entrar, ela é esmagada em tamanhos absurdamente pequenos para caber lá dentro, liberando uma quantidade enorme de energia. Mas a gravidade do buraco negro já grande demais para deixar alguma coisa escapar. Para onde vai essa energia que está se acumulando dentro do buraco negro? Ela nunca pode sair.

Com o passar do tempo, o buraco negro vai aumentando para acumular mais e mais matéria, ele ganha tamanho, mas a energia que esmagar tudo no tamanho de um buraco negro emite continua presa lá dentro. Agora imagine que o Big Bang é a gente vendo um buraco negro por dentro: as primeiras coisas que caíram aqui emitiam muita energia de um ponto muito pequeno, mas com o passar do tempo, o nosso universo ficou grande o suficiente para dar um “respiro” para essas partículas.

O que eu quero dizer aqui é que não é obrigatório que qualquer ponto dentro de um buraco negro seja totalmente destrutivo: o buraco negro só quebra as coisas porque cria uma diferença imensa de gravidade entre dois pontos, mas se o buraco negro for muito grande, não tem tanta diferença assim. Seu pé sente mais gravidade que a sua cabeça aqui na Terra, mas é tão pouco que a gente nem percebe. A parte interna de um buraco negro do tamanho do nosso universo teria basicamente as mesmas propriedades do… nosso universo.

Pode-se argumentar, embora de forma puramente teórica, que estamos simplesmente vendo como um buraco negro funciona por dentro. Nossa realidade é isso. E os buracos negros que vemos aqui são pontos de saída para o outro lado.

A teoria é que dentro do buraco negro, o que nós consideramos espaço vire tempo e o que nós consideramos tempo vire espaço. Inverte. Se nós estamos dentro de um buraco negro, quer dizer que lá fora é ao contrário: você pode se movimentar pelo tempo, mas não pelo espaço. Afinal, o centro de um buraco negro é chamado de singularidade: um ponto impossivelmente pequeno que muda toda a lógica da física conhecida.

O Big Bang pode ser essa singularidade, mas vista por dentro do buraco negro. Ela absorve energia do que está lá fora e traz aqui para dentro. Mesmo que tudo que passe pelo horizonte de eventos seja quebrado, a gente não surgiu pronto do Big Bang, o universo demorou 14 bilhões de anos para permitir a existência de seres humanos. Depois que o que estava lá fora entrou, considerando o tamanho imenso do nosso potencial buraco negro universal, aqui dentro estava tranquilo para desenvolver tudo o que desenvolvemos.

O universo pode estar expandindo porque continua absorvendo matéria, e não temos como provar que não estamos num buraco negro: porque não é possível sair do universo observável de dentro pra fora e não é possível passar pelo horizonte de eventos do buraco negro de dentro pra fora. Não tem diferença de verdade se for uma coisa ou outra.

Eu até viajei mais sobre esse tema, mas esse é o limite do que está mais ou menos estabelecido por ideias e estudos de pessoas muito mais gabaritadas em física e astronomia do que eu. Daí pra frente é mais do que especulação científica, é especulação pura mesmo.

Mas é divertido, se tiver interesse eu continuo. Por enquanto, eu só fico feliz se alguém mais ficar com cérebro travado com essa ideia da mesma forma que eu fiquei.

Para dizer que semana com mais posts meus é dose, para perguntar se a Sally está bem (está), ou mesmo para dizer que eu complico como poucos: somir@desfavor.com

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Comments (6)

  • Aaah mas q droga… achei q era mais outro texto falando sempre a msma coisa… e n q ia acabar aborando o q eu sempre pergunto sobre: e como sabemos q já n estamos dentro de um buraco negro???
    Pq faz sentido já q estão sempre sugando materia e inflando, ou seja, expandindo… acho mto mais plausível q esta teoria sem pé nem cabeça da materia estar concentrada num ponto só sem explicação do pq, ja num buraco negro a resposta é obvia e tdo se expande igual!!!

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    • Concentrada num ponto só sem explicação nenhuma e dpois começar a inflar tbm se explicação… ao menos sendo um buraco negro o sentido é mto mais plausivel!!!

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  • Textos maravilhótimos, Somir!
    Mesmo que sejam apenas especulações ousadas… Ainda assim inspiram.

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  • Eu imagino que com as novas imagens que o telescópio james webb vai trazer pra gente, muita coisa nova vai vir, muita teoria nova, especulação nova, ou hipóteses caindo por água abaixo, enfim… Esperar pra ver!

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    • Eu espero que ele ajude com muita coisa mesmo, a resolução e a sensitividade devem ser muito melhores. Se ajudar a refinar as medidas que já temos é um sucesso, se descobrir algo diferente e virar a física de ponta-cabeça de novo, super bônus.

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