Black hole event horizon

O horizonte de eventos de um buraco negro é a fronteira a partir da qual nada, nem mesmo a luz, pode escapar da atração gravitacional.

Sobre o tema

O horizonte de eventos é uma característica fundamental dos buracos negros, definindo o ponto de não retorno. Teoricamente proposto pela primeira vez por John Michell em 1783 como "estrelas escuras", o conceito foi refinado pela relatividade geral de Einstein em 1915. Karl Schwarzschild resolveu as equações de Einstein em 1916, prevendo um raio crítico (raio de Schwarzschild) onde a curvatura do espaço-tempo se torna infinita. Para um buraco negro não rotativo, o horizonte de eventos é esférico e seu tamanho é diretamente proporcional à massa do buraco negro: um buraco negro com a massa do Sol teria um raio de aproximadamente 3 km.

A primeira evidência observacional direta de um horizonte de eventos veio com a imagem do buraco negro supermassivo no centro da galáxia M87, capturada pelo Event Horizon Telescope (EHT) em 2019. A imagem mostra uma sombra escura no centro de um anel de luz, correspondendo ao horizonte de eventos. Em 2022, o EHT divulgou a imagem do Sagitário A*, o buraco negro central da Via Láctea, com massa de cerca de 4 milhões de massas solares e um horizonte de eventos com diâmetro de aproximadamente 44 milhões de km.

Estudos teóricos indicam que o horizonte de eventos não é uma superfície física, mas sim uma região do espaço-tempo onde as leis da física como conhecemos deixam de fazer sentido. Objetos que cruzam o horizonte são esticados em um processo chamado espaguetificação devido às forças de maré extremas. Além disso, a informação que cai dentro do horizonte é perdida para o universo exterior, levantando o paradoxo da informação dos buracos negros. Recentemente, simulações e observações de ondas gravitacionais têm fornecido novas pistas sobre a dinâmica perto do horizonte.

Em 2023, estudos com o telescópio James Webb e colaborações internacionais começaram a investigar a variabilidade de emissões de raios-X de discos de acreção próximos ao horizonte de eventos de buracos negros ativos. Esses estudos ajudam a testar a teoria da relatividade geral em condições extremas e a compreender melhor como a matéria se comporta nesse ambiente de alta gravidade.

Perguntas frequentes

O que acontece se algo cruzar o horizonte de eventos?

Uma vez que um objeto cruza o horizonte de eventos, ele é inevitavelmente puxado em direção à singularidade central. As forças de maré o alongam e comprimem, um processo chamado espaguetificação. Nenhum sinal ou informação pode escapar de dentro do horizonte para o exterior.

Como os cientistas observam os horizontes de eventos se eles são invisíveis?

Embora o horizonte de eventos seja invisível, os cientistas observam seus efeitos. O Event Horizon Telescope (EHT) capturou imagens das sombras de buracos negros supermassivos, que são formadas pela luz de fundo distorcida pela gravidade extrema, revelando o tamanho e a forma do horizonte.

Qual é o tamanho do horizonte de eventos de um buraco negro típico?

O tamanho depende da massa. Para um buraco negro de massa estelar (cerca de 10 massas solares), o raio é de aproximadamente 30 km. Já o buraco negro supermassivo no centro da Via Láctea, Sagitário A*, tem um raio de cerca de 22 milhões de km, e o de M87 se estende por aproximadamente 120 bilhões de km.