Como seria cair dentro de um buraco negro?

 Você já deve ter se perguntado como seria cair dentro do objeto mais misterioso do Universo, os buracos negros, não? Você encontraria um buraco de minhoca? Iria para a dimensão do tesseract como em Interestelar? Morreria esmagado? Encontraria um duende verde no seu centro? Pois então, vamos aqui nessa viagem ao interior dos buracos negros!

             Primeiro, o que são os buracos negros? Antes de definir eles, vamos definir um conceito essencial: o espaço-tempo. Proposto por Albert Einstein, no início do século XX, o espaço-tempo é o universo em que vivemos definido por três dimensões espaciais (cima-baixo, esquerda-direita, longe-perto) e uma dimensão temporal. Na teoria da relatividade de Einstein, tudo que acontece - que recebe o nome de eventos - pode ser descrito por meio dessas quatro coordenadas. O espaço-tempo pode ser curvado e a curvatura do espaço-tempo causa um fenômeno que conhecemos como campo gravitacional, ou experimentamos como gravidade. Em outras palavras, aquilo que nos mantém presos na superfície do planeta Terra, isso devido à curvatura que a própria Terra causa no espaço-tempo. Um buraco negro é a região onde a curvatura do espaço-tempo é tão intensa que nem mesmo a luz - o objeto mais rápido do Universo - escapa.

            Os buracos negros podem ser divididos em duas categorias segundo suas massas: os buracos negros estelares que tem massa de dez até algumas dezenas de vezes a massa do nosso Sol (~kg) e tem os buracos negros supermassivos de alguns milhões até bilhões de vezes a massa do Sol. Além desses dois, existe a ideia dos buracos intermediários que compreende o intervalo de massas entre os dois. Os buracos intermediários permaneciam um mistério até recentemente quando o LIGO (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory) detectou ondas gravitacionais da fusão de um buraco negro intermediário com um estelar, resultando em outro intermediário. Focaremos aqui nos supermassivos e nos estelares: os buracos negros supermassivos ganharam fama em 2019 quando a colaboração EHT (Event Horizon Telescope) anunciou a primeira foto de um buraco negro. Na foto abaixo, podemos ver o buraco negro supermassivo que levou o nome de M87*.

  Fonte: Colaboração EHT Legenda: Primeira foto de um buraco negro supermassivo que recebeu o nome de M87*. O M87* habita o centro da galáxia elíptica M87 que está a 55 milhões de anos-luz de distância, ele possui cerca de 6.5 bilhões de vezes a massa do nosso Sol sendo maior que o nosso Sistema Solar.

             O tamanho do horizonte de eventos do M87*, a região onde a luz já não consegue escapar, é maior do que o sistema solar inteiro. Esses supermassivos são encontrados no centro de galáxias, inclusive da nossa Via Láctea que é o lugar onde habita o Sgr A*, outro buraco negro supermassivo, que é bem menor do que o M87*.

            Os estelares por sua vez, podem ser encontrados em qualquer lugar na galáxia. O tamanho deles pode ser do tamanho de uma cidade até de um estado brasileiro. Em 2015, o LIGO detectou a fusão de dois desses objetos que resultaram na primeira observação de ondas gravitacionais.

            Agora que você já está apresentado a esses objetos, a pergunta que vem é: como seria ser engolido por um buraco negro? A resposta varia se você considerar um buraco negro estelar ou um buraco negro supermassivo. Vamos começar discutindo os buracos negros estelares: eles são objetos muito pequenos, porém com um campo gravitacional extremamente forte, imagine que ao se aproximar deles o campo gravitacional nos seus pés começa a ficar muito mais forte do que o campo gravitacional na sua cabeça. Quanto mais você se aproxima dele mais essa diferença cresce, imagine que o buraco negro está puxando muito mais seu pé do que sua cabeça. O efeito disso é que devido essa diferença seu corpo se esticaria como um fio de espaguete, e por isso leva o nome de espaguetificação. Ou seja, antes mesmo de entrar no horizonte de eventos do buraco negro estelar você já teria virado um espaguete e morrido, por isso, não é uma boa ideia cair em um buraco negro estelar! E uma vez dentro dele, o espaguete que era você vai ser colapsado na singularidade do objeto. Loucura, né?

Fonte: NASA Legenda: Uma ilustração de como seria o processo de espaguetificação por um buraco negro estelar. O astronauta que se aproxima do buraco negro seria esticado como um espaguete.

            Mas calma, nem tudo está perdido ainda, há esperança de ver o interior de um buraco negro. Vamos analisar então os buracos negros supermassivos. Esse efeito de espaguetificação é um pouco mais suave já que esses objetos são muito maiores do que os estelares. Por quê? Vamos pensar na Terra, aqui você também está sob efeito de campo gravitacional que é maior nos seus pés do que na sua cabeça, porém como a Terra é enorme em comparação ao seu corpo, a diferença da força que o campo gravitacional exerce é imperceptível. O mesmo vale pros buracos negros supermassivos, eles são tão grandes, mas tão grandes que a diferença do efeito do campo gravitacional nos seus pés e na cabeça é mínima. Veja, eu falei que a diferença é pouca, agora o campo gravitacional é extremamente forte afinal estamos falando de um buraco negro. Devido a isso, você está livre do efeito de espaguetificação, ufa! Existem outros obstáculos antes de você atingir o horizonte de eventos, o buraco negro pode ter um disco de acreção que é um disco de matéria ao redor dele de alguma estrela ou de gás que deu azar de se aproximar demais do buraco negro. Esse disco emite comprimento de ondas muito energéticas como raios-X, raios ultravioletas e raios gama, muito provavelmente você seria fritado por essa radiação do disco de acreção, além de estar em um ambiente com a temperatura altíssima para um ser humano, temperaturas maiores que da superfície solar.

             Mas vamos imaginar, um buraco negro supermassivo que não tenha um disco de acreção ao redor dele ou que tenha um disco menos energético como o Gargantua de Interestelar. O que vai acontecer é que você vai começar a espiralar para dentro do buraco negro e não vai perceber nada de diferente, o tempo continua passando normal no seu relógio, você continua caindo e nada ao seu redor muda. Possivelmente, você nem ia perceber que atravessou o horizonte de eventos, tudo ao seu redor continua normal, afinal a luz entra junto com você e você seria colapsado na singularidade sem nem se dar conta disso. Uma morte rápida e melhor do que ser espaguetificado, hein? Você não ia encontrar um tesseract no centro como o personagem de Matthew McConaughey encontrou em Interestelar ou seres multidimensionais. Como eu sei disso? O colapso na singularidade do buraco negro é previsto pela relatividade geral de Einstein e, apesar de muitos testes, a relatividade geral nunca nos deu motivo para achar que ela está errada.

Fonte: Interestelar Warner Bros Legenda: Cena do personagem Cooper (Matthew McConaughey) em direção ao buraco negro supermassivo Gargantua.

            Outro fenômeno que a relatividade geral prevê é como um observador externo iria observar você caindo no buraco negro. Enquanto o tempo passa normalmente para você, o observador externo iria ver você indo cada vez mais lentamente, ele ia observar você congelar próximo ao horizonte de eventos e para o observador, o seu tempo estaria congelado. Ele iria ver você ficar cada vez mais avermelhado devido aos efeitos previstos pela teoria da relatividade geral de Einstein e desvanecendo até desaparecer completamente.

            Apesar das diferenças de ambos, os contras de cair dentro de um buraco negro são muito maiores que os prós e provavelmente a morte seria certa em ambos os casos, antes mesmo de chegar ao horizonte de eventos. Então, moral da história: FIQUE LONGE DE BURACOS NEGROS!

  Fonte da image de capa: Interstellar / R. Hurt / Caltech Legenda: Simulação de um buraco negro supermassivo, na imagem podemos observar o disco de acreção e o horizonte de eventos do objeto. A simulação foi feita sob coordenação do físico Kip Thorne para o filme Interestelar.

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Esse texto foi escrito por Roberta Duarte, que é mestra e doutoranda em Astrofísica no grupo de Buracos Negros da USP, onde trabalha investigando buracos negros usando inteligência artificial. Roberta é fã de Taylor Swift e o seu passatempo favorito é participar de desafios de leitura! Ela fala sobre buraco negros, inteligência artificial e Taylor Swift em @import_robs no Twitter.