Cientistas debatem viagem a buraco negro

Salvador Nogueira

Uma discussão que tem tomado de assalto o mundo da física recentemente é: o que acontece quando você cai num buraco negro? A resposta ninguém sabe, mas uma nova teoria pode iluminar a velha questão. Segundo Joe Polchinski, do Instituto Kavli para Física Teórica, em Santa Barbara, na Califórnia, o que aconteceria é que você daria, basicamente, com a cara num muro. Ou, em termos um pouco mais científicos, você encontraria um beco sem saída no espaço-tempo.

Complicado? Você ainda não viu nada. Mas para prosseguirmos nessa jornada, precisamos recapitular alguns passos dessa discussão de quase cem anos.

Entender a física dos buracos negros exige combinar relatividade e mecânica quântica

O QUE É UM BURACO NEGRO?

O Sol tem 1,4 milhão de quilômetros de diâmetro. Agora, imagine a possibilidade de compactar toda a massa contida em nossa estrela-mãe numa esfera com diâmetro inferior a 6 km. Isso mesmo, míseros 6.000 metros. Bem, se você fizer isso, a gravidade em sua superfície se torna tão absurdamente intensa que nem mesmo raios de luz, viajando a 300 mil km/s, podem escapar dele. E se nem a luz consegue escapar, tudo que se veria, de fora, é uma bolota completamente negra. Daí o nome a que se dá a esses objetos.

Pois bem. Não há meio de compactar o Sol tão radicalmente. Quando Karl Schwarzchild fez essa conta pela primeira vez, em 1916, e mostrou a Albert Einstein — o criador da então novíssima teoria da relatividade geral, que nada mais é que uma teoria da gravitação –, seu colega famoso achou muito bacana, mas acreditou que tudo não passasse de um exercício matemático. Afinal, como seria possível existir um objeto assim no Universo real?

Acontece que os avanços na astrofísica mostraram que é exatamente isso que acontece quando uma estrela de alta massa explode. Se após a detonação — conhecida como supernova — sobrar um núcleo pelo menos 3 vezes mais massivo que o Sol, nenhum processo físico será capaz de impedir sua completa implosão. E aí se forma um buraco negro.

Uma coisa interessante sobre esses objetos é que a linha imaginária que delimita o ponto de não-retorno — o horizonte de eventos — não tem nada de particularmente especial. Seguindo a relatividade, essa região seria percebida por qualquer viajante que a adentrasse como espaço vazio convencional e assim continuaria até que ele chegasse ao centro do buraco — a singularidade — onde ele certamente seria esmagado como toda matéria ali localizada. Claro, ao cruzar o horizonte de eventos ele já não poderia voltar dessa viagem, mas de resto, sem drama.

O PARADOXO

Na década de 1970, o físico britânico Stephen Hawking adicionaria caroços nesse angu. Ao combinar certos efeitos quânticos à teoria da relatividade (que explica a gravitação), ele foi capaz de determinar que buracos negros não são completamente negros. Eles emitiriam uma suave radiação, que faria com que, ao longo de zilhões de anos, eles acabassem por evaporar completamente.

Até aí, sem problemas. O terror foi que Hawking também sugeriu que, quando qualquer coisa caía num buraco negro, a “informação” contida nela se perdia para sempre. Era como uma goteira pela qual estaria vazando o conteúdo do nosso Universo. Mesmo que toda a energia voltasse para cá em forma de radiação, a informação antes contida nas partículas que caíram no buraco estava perdida para sempre.

Pode parecer pouco, mas trata-se de um dos pilares da física: a informação no Universo deve sempre permanecer constante. Por isso, o problema apresentado por Hawking ficou conhecido como “paradoxo da informação”.

A SOLUÇÃO (E O NOVO PROBLEMA)

Durante décadas os físicos se debateram com isso. Agora, Joe Polchinski e seus colegas voltaram a chacoalhar a física de buracos negros ao apresentar uma teoria que explica como se pode “extrair” a informação do buraco negro. A resposta, contudo, traz um novo problema, que acabou chamado de “paradoxo do firewall”. O problema todo é que, para a informação poder ser recuperada de dentro do buraco, é impossível que alguma coisa realmente atravesse o horizonte de eventos. É como se uma barreira altamente energética impedisse essa travessia. Ou, de acordo com Polchinski, é como se o espaço-tempo acabasse ali mesmo, naquele muro.

Certo, como ninguém anda planejando fazer uma viagem a um buraco negro, saber se o sujeito é esmagado dentro dele ou bate com a cara no muro logo na entrada parece inconsequente. Mas não é. Porque esse resultado contraria a teoria da relatividade geral, ou seja, coloca o reinado de Einstein sob ameaça.

Alguns pesquisadores estão se debatendo para ver se é possível preservar o espaço-tempo como descrito pela relatividade e ainda assim trabalhar com a solução que resolve o paradoxo da informação. Uma possível solução está sendo desenvolvida por Juan Maldacena, do Instituto para Estudo Avançado, em Princeton, e Leonard Susskind, da Universidade Stanford, na Califórnia. E eles estão trazendo mais Einstein à baila, com os (não tão) famosos buracos de minhoca.

O buraco de minhoca na ficção, como visto em “Deep Space Nine”

Conhecidos tecnicamente como pontes de Einstein-Rosen, eles foram concebidos pelo físico alemão e seu colega americano em 1935, como uma possível conexão rápida entre dois pontos distantes do espaço-tempo. Na ficção científica, eles foram bastante usados como forma de promover viagem instantânea entre regiões afastadas do espaço (como na franquia “Stargate” ou na série “Jornada nas Estrelas: Deep Space Nine”). Na realidade da fronteira do buraco negro, eles fariam algo bem menos interessante. De algum modo, eles ligariam o conteúdo interno do buraco à região externa, permitindo assim que as coisas caíssem no interior sem grandes sustos, como sugere a relatividade geral, mas ao mesmo tempo deixassem sua informação guardada no “firewall” na borda do buraco.

A ideia ainda não evoluiu o suficiente para que convença os cientistas. Aliás, cabe lembrar que tudo isso no momento é uma grande especulação. Compreender os buracos negros exige a combinação da relatividade geral com a mecânica quântica, mas essas duas teorias aparentemente se recusam a ser misturadas no mesmo conjunto de cálculos. Há algo fundamental que está faltando, e é justamente por isso que os físicos se animam tanto com essas jornadas hipotéticas pelos buracos negros: eles esperam que, ao sondar o insondável em seus cálculos arrojados, eles encontrem as peças faltantes do quebra-cabeça, para afinal construir um arcabouço teórico capaz de responder por tudo que existe, desde as menores partículas até os maiores objetos do Universo.

Se você chegou até aqui e encara vídeos em inglês, ontem rolou uma teleconferência de cerca de 50 minutos sobre esse tema, com as participações de Polchinski, Susskind, Maldacena e Raphael Bousso, da Universidade da Califórnia em Berkeley. Para revê-la — e ver com os próprios olhos a empolgação dos físicos com essa série interminável de interrogações –, basta visitar o site da Fundação Kavli, que promoveu o bate-papo, clicando aqui.

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Comentários

  2. Eu fico muito entusiasmada com essa ideia de realmente explorarmos um buraco negro, esse é um dos desejos que mais tenho, descobrir o que tem lá, como funciona, o que está além do horizonte de eventos. Será extraordinário no dia que a ciência conseguir tal feito.

  3. Se o buraco negro absorve tanta massa e energia, como o primeiro buraco negro não absorveu o universo todo?

      1. Ou o cara está de zoação ou ele tem a precisa certeza que o universo termina logo ali do lado. Ele não deve conhecer a palavra “astronômico” e achar que medidas e números são finitos.

  4. parabens pro blog explicaçao perfeita!!!!! mas buraco negro eh realmente um buraco??

    1. Não. O ‘buraco negro’ é um corpo EXTREMAMENTE massivo, muito denso, e a sua gravidade impede que qualquer coisa saia dele. O nome ‘buraco’ é só ilustrativo.

  5. ideias e teorias boas queria ficar mais pro papo mas tenho que visitar minha tia la em alfa centauro, talvez eu entre no site depois que sair do buraco de minhoca.
    abraços

  6. Teorias? eu com o ensino médio feito pelo ensino supletivo também tenho a minha baseada apenas na observação e minha própria razão:

    Deus existe sim! e estamos numa espécie de caixa com fronteiras por todos os lados, independente da distancia que esteja de nós, existe uma fronteira na qual algo muito maior se posiciona e nos observa a todos. Para todos os lados que se disparar uma flecha de poder ilimitado ela alcançará uma parede ou barreira que limita nosso universo, galáxia ou seja lá o que estamos inseridos… Vejo também que a ideia do encaixe das formas não bate com o que aprendemos nas aulas (algo eliptico não se junta perfeitamente com outro algo eliptico, e admitir que estamos em algo com alguma forma, seja ela eliptica, redonda ou etc., já nos lança ao conceito de ter um fim, fronteira ou paralelo.

      1. Amigo, o dono do post deve, por opção, não querer prosseguir, mas eu não consigo, eu não posso. Posso colocar você como aquelas pessoas céticas que afirmam que o homem não foi a lua e por aí vai!? Posso estar errado em lhe prejulgar, que de repente você possa está se referindo a uma fonte de energia que Gera uma inimaginável força Gravitacional sobre qualquer corpos massa e até a luz, que vários telescópios já fotografaram (não precisa tomar isso por base), como fato não-comprovado!?!?

  8. Também faço parte dos incautos nesses ramos da ciência. Mas acompanhando o raciocínio do texto e comentários úteis, chego a incerta conclusão que buracos negros são sementes do Big Bang, na medida em que aqueles, assim como este, são bolas de matérias.
    Supondo que essa bola exploda, é matéria para todo lado gerando o eterno processo de entropia.
    Se eu estiver errado, por gentileza, responda esse comentário.

  9. Hawking está correto.

    Um buraco negro é um ente singular no universo ordinário a que pertencemos. A matéria se compacta multiplicando exponencialmente o efeito da gravidade, e esta por sua vez curva o tempo e espaço ao redor do buraco negro, inclusive no limiar positivo do horizonte de eventos (considerando que o limiar positivo é o lado externo ao buraco e o limiar negativo o interno). Neste exato ponto há a emissão de particulas e anti partículas que pela leis da termodinâmica, associadas à Teoria Quântica de campos onde um fóton libera elétrons (efeito foto elétrico), as partículas fotônicas ainda tem momento inercial suficiente para o escape, o que gera um “vazamento” entrópico que aos poucos “esvazia” o buraco negro, de forma lenta porém inversamente proporcional à massa do mesmo. A deformaçao espaço-temporal nos arredores da diferença do raio de Schwarzchild e do horizonte de eventos age como um “ralo” que suga a matéria porém expele energia. O buraco por sua vez entra em equílibro singular e se auto-consome.

  10. Falando como simples observador e ignorante, quase total, sobre física; entendo que certas coisas jamais serão explicadas, pelo menos não nas próximas gerações.
    Um dia, encontraremos o famoso “fio da meada” ou o não menos famoso “elo perdido”. Então, acredito que um universo de informações explodirá diante de nós e diremos: “Como foi que nunca pensamos nisso antes???”

  11. Pensemos num buraco negro como uma ponte com via expressa… tipo rio-niterói… se você está em um sentido, é impossível voltar, a não ser que ao chegar ao final desta ponte você tome o caminho inverso… que também será impossível de voltar, estando no meio do caminho, ao local que você foi antes, sem chegar ao final… resumindo, prá voltar tem que ir até o fim, on sem chance…

  13. E se o universo for ilimitado? isto é, sem fronteiras, ou seja, um raio de luz com energia suficiente para tanto voltaria ao ponto de origem da SUA EMISSÃO, SEM ENCONTRAR NENHUMA FRONTEIRA, ASSIM COMO UMA FORMIGA QUE VOLTA AO PONTO DE PARTIDA ANDANDO NA MESMA DIRAÇÃO SOBRE UMA BOLA. o VOLUME DO UNIVERSO SERIA FINITO, E DADO POR 4/3 VEZES PI VEZES O CUBO DESSE RAIO DE LUZ QUE RETORNA. qUE TAL?

  14. Meus conhecimentos de fisica avancada sao nulos, entretanto, so acompanhando os raciocinios/explicacoes de Siderius e Salvador vislumbrei uma explicacao “cinematigrafica” para os nossos intrigantes BN’s. Ou seja, as estrelas, Segundo a escala de colapso, resultam em “Ana Branca”, “De Neutrons” e “Buracos Negros”.Pois bem, os BN’s seriam, entao,
    “Buracos de Minhoca” entre Universos Paralelos, ultra-dimensionais, cuja atracao, espetacularmente superior a tudo conhecido, jamais permitiria o retorno de QUALQUER COISA ATRAIDA, `a nossa dimensao. Considere-se ainda, que apenas no estagio de BN’s, terceiro degrau da Escala de Colapso, esa “porta/Buraco de Minhoca” abrir-se-ia e cada Galaxia, ao redor de seu BN central, acabaria por integrar-se ao Universo Ultra-Dimensional, formando um Universos Panoramico -(fantasioso…? Mas no Universo, o que nao o e’…?).

  15. A VERDADE É O QUE ISSO CONTRIBUI NA VIDA COTIDIANA DO SER HUMANO?
    ESSAS TEORIAS NÃO COMPROVADAS E SE TRATAM SOMENTE DE ESPECULAÇÃO, DE PESSOAS QUE SE ACHAM MAIS DO QUE AS OUTRAS.

    1. Na sua, por exemplo, essas teorias oferecem uma chance de você se manifestar sobre a importância da ciência em letras maiúsculas numa manhã de quarta-feira. 😉

    2. Tivesse o ser humano se preocupado apenas com a sua vida cotidiana, provavelmente ainda estariamos buscando apenas meios de afiar melhor as lanças para caça de animais. A busca pelo conhecimento ainda que sem aplicações imediatas é o que nos trouxe até o ponto de evolução em que estamos.

  16. Energia e informação somem no buraco negro. Energia no vácuo aparece em forma de matéria e antimatéria … não se conservam?

  18. Cara! muita abstração isso! Leio e releio o texto, mas não consigo visualizar em minha mente algo tão fantasioso. Esses caras fumam maconha antes de escrever isso…só pode!!!

    1. A explicação da maconha me parece a que única que pode ser demonstrada em laboratório. Será que foi isso que fez EINSTEIN ver um espaço curvo? Esse papo de buraco negro está a muitos anos luz de onde consigo enxegar nitidamente

  19. Para saber o que acontece quando se entra num buraco negro basta colocar uma montanha em cima de uma laranja e ver o que acontece com ela. Não parece dificil estudar isso empiricamente

  20. Eu tenho uma dificuldade astronômica de entender a “pós existência” das estrelas.
    Anãs, supernovas e buracos negros são estágios ou situações especiais para cada elemento que serve de combustível para a estrela?

    1. Estrelas são movidas à fusão de elementos no seu núcleo. O processo começa com hidrogênio (o mais simples e abundante dos elementos), passa ao hélio, vai subindo pela tabela periódica até chegar no ferro (sempre na proporção do tamanho original da estrela; quanto maior, mais longe ela vai nessa sucessão de elementos usados como combustível para fusão; nem todas chegam a fundir ferro). Quando ela não consegue mais fazer fusão, rola um colapso. Se ela for de pequeno porte (até um pouco maior do que o Sol), ela ejeta sua atmosfera e vira um caroço comprimido conhecido como anã branca. Se ela é um pouco maior que isso, ela explode como uma supernova. Aí, dependendo da massa que sobra depois da explosão, ela vira uma estrela de nêutrons (caso mais suave) ou um buraco negro (caso mais agudo). Anã branca, estrela de nêutrons e buraco negro são, portanto, os estágios finais de evolução das estrelas. Abraço!

  21. DIZER QUE A TEORIA DA RELATIVIDADE ESTÁ EM RICO E QUE O REINADO D EINSTEIN ESTÁ AMEAÇADO É UMA ASSERTIVA CORRIQUEIRA, CONSIDERANDO QUE UMA TESE, UMA TEORIA, UM PRINCÍPIO, UM TRATADO LOGO LOGO ESTARÁ SENDO SUCEDIDO POR UM OUTRO, MAS SEM DEIXAR DE CONSIDERAR O ANTERIOR, PODENDO CONCLUIR QUE HÁ SIM UMA EVOLUÇÃO DO CONHECIMENTO, ISTO SIM INEGÁVEL.TEORIAS NOVAS, CONCEITOS NOVOS AINDA MELHORES.É ASSIM QUE SE EVOLUI.BURACOS NEGROS, NEGROS PELA TOTAL AUSÊNCIA DE LUZ?IMAGINA SE UM FEIXE DE LUZ SUGADO PELO TAL BURACO NEGRO DEVERIA PRODUZIR MAIS LUZ, SEIA ENTÃO UM BURACO BRILHANTE, POIS NÃO SE PODE CONCEBER A IDÉIS DE QUE A LUZ ESTARÁ TOTALMENTE CONSUMIDA, SE NÃO APAGADA, LOGO O UNIVEROS SERIA ENTÃO UM IMENSO BURACO NEGRO?

  22. os buracos negros eles absorvem td o que está ao seu redor, é por isso que eles aumentam o seu tamanho??

    1. Olá Emily,
      Sim, eles são verdadeiras armadilhas gravitacionais, tudo, inclusive radiação eletromagnética, que passa na esfera de influência de um buraco negro sofre um desvio ou uma “queda” nele. Por esse fato, outra vez, sim, eles concentram massa e energia e vão crescendo. Imagine nosso Sol com sua massa concentrada numa esfera do tamanho de uma bola de basquete, seria um buraco negro! Naturalmente nossa estrela não terá esse fim.
      Para saber mais recomendo o livro “Buracos Negros – Universos em Colapso” do astrônomo brasileiro Ronaldo Rogério de Freitas Mourão. Está esgotado mas arrisco dizer, é a melhor referência em português do assunto.

  23. bem eu me arisco a comentar, tenho apenas 14 anos estudo no 1 ano do ensino médio. Me arriscaria disser que os buracos negros são uma forma de manter as galáctias em uma estabilidade.Segundo um vídeo que assistir os maiores buracos negros existente estão no centro de algumas galáctias.Talvez seja uma conclusão errada, mas me arrisco a disser que as galáctias giram em torno desses buracos negros, atraído pela sua enorme gravidade.

    1. Emily, de fato as galáxias abrigam enormes buracos negros em seu centro. Bacana você se interessar por isso.

  24. O intenso desvio gravitacional para o vermelho, ou o corolário disso, o atraso dos relógios, provocados por um “buraco negro” no limiar do seu horizonte de eventos, é para mim o “muro” que se contrapõe a nossa realidade sensorial. Só podemos entender isso hoje na linguagem matemática da física quantica, e bem fora de nosso senso comum. Daí tantas especulações!

  25. Mensageiro, você não confundiu as bolas aí não? A retenção da informação na borda do buraco negro é uma proposição de Susskind para o paradoxo da queda: se você está caindo, tudo vai bem e você nem nota que atravessou o horizonte de eventos. Mas para um observador externo, você nunca cai, pois o tempo vai ficando cada vez mais devagar até que você “para” quando chega a um infinitésimo do HE. É a mesma teoria do universo holográfico. Já o firewall acaba com o cenário “no drama”: ao atravessar o HE, você seria “assado” por uma parede de radiação Hawkins, acabando com o cenário “no drama”. Não?

    1. É isso aí. Só não vi onde eu contradisse isso. Mas releve a resposta numa sexta à noite, porque até o Mensageiro Sideral tem direito a uma cerveja…

    1. A relatividade restrita é uma mistura de Poincaré e Lorentz, mas ele fez a síntese. A relatividade geral (a mais importante) é dele mesmo.

  27. Bem lembrado pelo autor do artigo, que o entendimento hoje do que é um “buraco negro” é cheio de especulação! Que a matéria pode-se colapsar a densidades altíssimas desfigurando todas suas propriedades originais é aceito. Mas como nenhuma informação sai de lá, entramos no reino da chutometria especializada!

  28. Primeiro, precisamos conhecer o micro mundo. Depois o macro mundo. Ambos são infinitos. Qualquer teoria sem comprovação não tem valor.
    Márcio de Albuquerque

    1. Dois universos infinitos?Infinito não acaba para que outro comece… Universos paralelos?

  29. Salvador, diante do apelo popular, não posso me omitir. As imagens nos mostram o que tem de mais bonito na natureza cósmica. Desculpem se decepcionei….rsrs

  30. E a teoria das cordas? Juntando Einstein, mecânica quântica e teoria das cordas não se resolveria o problema? Se é que há algum problema rs

    1. Segundo o Susskind, na teleconferência, não. As cordas podiam ser a resposta, mas, de acordo com ele, ficaram aquém desse potencial.

  32. Para mim sempre foi fascinante esses mistérios do universo, seria bom sempre haver matérias a esse respeito nos “pobres” meios de informação que temos no Brasil.

  33. “o que acontece quando você cai num buraco negro?”

    Fácil. Você encontra o Zacharin emitindo teorias fantasiosas em forma de suave radiação, atualmente parece que somente o Julio Dalcin consegue captar 😉

      1. Calma Júlio, era só uma brincadeira. Notou o smile no fim da frase?

        Quando Nibiru chegar 😉 vou ser o primeiro a vir aqui pedir desculpas publicamente.

        1. blz, Nibiru é uma realidade em todos os campos da Ciência. Göbleki Tepe, época em que eramos caçadores-coletores e Baalbek, são provas físicas incontestáveis. Se vieram, vieram de algum lugar.

          1. Bom, não acredito muito nas explicações do Dalcin, mas, confesso que quando passo por aqui não deixo de olhar os seus comentários, afinal, a meu ver, todo argumento tem um fundo de validez e não pode ser descartado! (nunca comentei antes, pensei em fazer meu debute agora).

  34. Cogito que um buraco negro seja um universo bidimensional cuja curvatura proporcional ao raio da esfera compactada. Conforme ele “capta” matéria em nosso universo ele se expande, aumentando de tamanho na proporção desse raio.
    Posso ainda extrapolar e dizer que vivemos num buraco negro (universo) tridimensional em expansão, como Hubble observou em seus espectrogramas, porque “recebe matéria” de um, não-observado daqui, universo tetradimensional. Ou seja, quando se observa um aglomerado de galáxias, como de Virgem, o que se vê são torvelinhos de matéria se esvaindo para outros universos.
    A idéia não é original, que me lembro já a vi citada por Lee Smolin, tem sua maluquice, tem seu lado elegante.
    Lógico pensar também que em situações de singularidade as leis “universais” se fundem para novamente se cristalizarem em outras leis.
    Resta compreender as grandes questões, tempo, gravidade… e porque não a matemática, atemporal.
    Welcome to Flatland!

      1. Você se aprofundou no tema, compreendo a teoria da relatividade, a gravidade no universo que distorce até mesmo a luz, mas desconheço a quântica, de forma que nem imagino como unificar as mesmas, falaria sobre esse assunto pra nós?

    2. desculpe o português… ( sou dislécsico )

      mas pelo que entendi de seu comentário, é que a mátéria que “” entra “”” em um buraco negro, sai de outro lado de forma diferente.
      creio já ter ouvido isso em algumas reportagens censsacionalistas do discoveri…
      mas no meu umilde conhecimento, de certa forma faz sentido, que haja os buracos brancos, isso englobaria a questão da teoria do multiuniverso, que diz( ‘ tudo que entra em um buraco egro aqui em nosso universo tridimensional, sai do outro lado em um buraco branco. Dando origem a um universo novo, de forma diferente.””).
      não sei se consegui expressar o que quero disser. mas já ouviu falar na teoria das cordas ?

      1. Então se realmente existisse um outro universo do outro lado do buraco negro, pode ser que esse universo seja finito… E eu estava pensando… Já que o buraco negro absorve a luz, provavelmente essa luz se regenera em algum lugar, já que ela não “clareia” o buraco… E também acho que se um humano não pode chegar nem a uma certa profundidade no oceano, ele se faria em pedaços antes mesmo de chagar ao buraco.

    3. Você se aprofundou no tema, compreendo a teoria da relatividade, a gravidade no universo que distorce até mesmo a luz, mas desconheço a quântica, de forma que nem imagino como unificar as mesmas, falaria sobre esse assunto pra nós?

  35. Mesmo com muita boa vontade…muita leitura, tenho dificuldade de entender esses conceitos relacionados a cadeia de eventos relacionados a supernova.

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