Onde fica exatamente a fronteira
O horizonte é a distância ao centro à qual a velocidade de escape iguala a velocidade da luz. Mais perto, nada consegue sair - não porque algo retenha um sinal: todas as trajetórias ali levam para dentro. Não há matéria na própria fronteira; é pura geometria do espaço vazio.
O raio do horizonte é determinado pela massa e cresce proporcionalmente a ela. Se comprimisses a Terra num buraco negro, a fronteira seria uma esfera do tamanho de uma cereja. Para o Sol, seria uma esfera com um raio de cerca de 3 km. Já para Sagittarius A*, no centro da nossa Galáxia, com cerca de 4 milhões de massas solares, o horizonte fica a 12 milhões de km.
Não há nenhum sinal local desta linha: os instrumentos de uma nave em queda não mostrariam nada. E não é possível calcular a posição do horizonte a partir de uma só região próxima - depende de todo o futuro do buraco. Se uma nuvem de gás cair nele daqui a um ano, o horizonte começará a expandir-se antecipadamente.
Porque não sentirias a passagem
O perigo não está na fronteira em si, mas no gradiente da gravidade: os teus pés são atraídos com mais força do que a cabeça, esticando o corpo. No horizonte, essa diferença é tanto mais fraca quanto maior for a massa do buraco. Perto de um buraco com massa estelar, seria despedaçado ainda a centenas de quilómetros do horizonte. Num supermassivo, o estiramento na fronteira é tão pequeno que não o sentirias - o rompimento aconteceria mais tarde, bem lá dentro.
Quão percetível é atravessar a fronteira para quem cai num buraco supermassivo.
E, no entanto, tudo mudou. Para lá do horizonte, «para fora» deixa de ser uma direção no espaço e passa a ser uma direção no tempo: afastar-te do centro ali é tão impossível como ir daqui para ontem. Um sinal enviado para trás segue, ainda assim, mais para dentro.
O que se vê de fora
De fora, o cenário é o inverso. Quanto mais um objeto se aproxima do horizonte, mais lentamente corre o seu relógio para uma observadora distante e mais avermelhada fica a sua luz. Formalmente, a imagem nunca chega a cruzar a fronteira: fica para sempre imóvel junto à borda.
Só que «para sempre» aqui significa «invisível». O brilho cai exponencialmente e muito depressa: num buraco de massa estelar, a imagem apaga-se em milissegundos; num supermassivo, em minutos. Ninguém vê uma camada luminosa de matéria presa no horizonte.
Brilho de um objeto em queda para uma observadora externa: cada passo é 3 vezes mais fraco.
O anel cor de laranja nas imagens de buracos negros também não é o horizonte. A mancha escura no centro é cerca de 2,6 vezes maior em raio: a luz que passa perto curva-se à volta do buraco negro, e é essa óptica que define o limite da sombra. Tudo isto são previsões da teoria da relatividade geral; os físicos continuam a debater o que acontece no horizonte quando se têm em conta os efeitos quânticos.
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Fontes
- Dimensões do horizonte - solução de Schwarzschild (1916). Imagens da sombra - Event Horizon Telescope: M87* (2019), Sagittarius A* (2022)