A luz não abranda - desaparece a própria direção «para fora»
A imagem habitual é esta: para escapar da Terra, precisas de uma velocidade de cerca de 11 quilómetros por segundo e, quanto mais massivo for o corpo, mais precisas. Parece que, num buraco negro, o limite simplesmente ficou acima da velocidade da luz - e nada viaja mais depressa do que a luz. A resposta está certa, mas a razão não: a luz não acelera nem perde uma corrida.
A velocidade da luz é sempre a mesma. O que muda é o próprio espaço-tempo: a massa curva-o, e um raio segue a mais reta das trajetórias disponíveis - mais ou menos como um avião voa «em linha reta», mas no mapa desenha um arco. Perto do Sol, essa curvatura é minúscula, mas já foi medida muitas vezes.
Perto de um buraco negro, a curvatura chega ao limite. Logo acima do horizonte, um raio apontado diretamente para cima ainda escapa, mas um apontado em ângulo sobe, curva-se e cai de volta. Quanto mais perto do horizonte, mais estreito é esse cone de saída; no próprio horizonte, colapsa. Abaixo dele, não há uma única direção que leve para longe.
Não sobe mais
Altura a que o feixe sobe junto do horizonte de acontecimentos
Então, o que brilha nas imagens de buracos negros
Em 2019, foi mostrada a primeira imagem dos arredores de um buraco negro supermassivo - na galáxia M87. Não é ele que brilha, mas o gás incandescente à sua volta; parte do anel brilhante são raios que contornaram o buraco em arco e ainda assim chegaram até nós. A mancha escura no meio é visivelmente maior do que o próprio horizonte: os raios que passam perto também se curvam para dentro.
Há também uma faixa de transição. A luz emitida quase no limite chega até nós, mas esticada: o comprimento de onda aumenta e os fotões chegam cada vez menos frequentemente. Uma lanterna deixada cair lá para dentro, vista de fora, não se apagaria de uma vez - ficaria mais vermelha e mais ténue, até desaparecer por completo.
Onde a imagem habitual de um buraco negro falha
Na maioria das vezes, o problema é a palavra «suga». De longe, um buraco negro atrai exatamente como qualquer corpo com a mesma massa: se o Sol se tornasse de repente num buraco negro, as órbitas dos planetas não mudariam - simplesmente ficaria escuro e frio. Tudo se torna especial apenas muito perto do horizonte.
- Verifica a palavra «velocidade»: no horizonte, a luz viaja tão depressa como aqui.
- Verifica a palavra «parede»: o horizonte é uma fronteira, não uma superfície, por isso não há nada em que tocar.
- Verifica a palavra «brilha»: nas imagens, brilha o gás à volta; de lá de dentro não chega nada.
- Verifica a palavra «suga»: de longe, o buraco atrai como uma estrela com a mesma massa.
Porque é que a luz não consegue sair de além do horizonte de acontecimentos?
O que surge como um anel brilhante nas imagens de um buraco negro?
Fontes
- O mecanismo é descrito pela teoria da relatividade geral: a solução de Schwarzschild (1916) e o conceito de horizonte de acontecimentos. A primeira imagem dos arredores de um buraco negro na galáxia M87 foi obtida pela colaboração Event Horizon Telescope, em 2019
A seguir na série «Buracos Negros»
2 artigos na íntegra no site, mais 3 na app
