Os buracos negros são fenômenos cósmicos massivos tão grandes que nem a luz pode deixá-los. A maioria das pessoas pensa que tudo o que os buracos negros fazem é sentar e comer pedaços errantes de gás ou poeira.
Mas os buracos negros poderiam realmente ter vidas internas mais interessantes? Eles podem, por exemplo, explodir? Se a explosão significa "uma liberação repentina e de curto prazo de uma enorme quantidade de energia", a resposta é um sim inequívoco. E o mais interessante é que eles podem até explodir de várias maneiras interessantes.
Existe uma maneira de os buracos negros explodirem. Esse processo é explicado pelo fato de os buracos negros não serem completamente negros, o que foi descoberto pelo famoso astrofísico Stephen Hawking em 1976.
“Na física clássica, nada pode sair de um buraco”, disse Sameer Mathur, físico da Ohio State University, à Live Science por e-mail. “Mas Hawking descobriu que, através da mecânica quântica, o buraco lentamente tira sua energia no infinito emitindo radiação de baixa energia, chamada radiação Hawking”.
Até que um buraco negro absorva novo material, ele perderá massa lentamente à medida que emite radiação Hawking, mas é lento. Um buraco negro típico com uma massa várias vezes maior que a do Sol emite cerca de um fóton, ou pacote de luz, a cada ano. Nesse ritmo, um buraco negro típico leva 10^100 anos para evaporar completamente.
Mas Hawking percebeu que buracos negros menores evaporam muito mais rápido. À medida que um buraco negro fica cada vez menor, ele emite mais e mais radiação. Nos momentos finais de sua vida, um buraco negro emite tanta radiação, e tão rapidamente, que age como uma bomba, liberando um fluxo de radiação e partículas de alta energia.
Se pequenos buracos negros (do tamanho da Terra) tivessem se formado no universo extremamente primitivo, eles teriam levado vários bilhões de anos para evaporar, o que significa que esses buracos negros "primordiais", se existirem, estão explodindo em todo o universo agora. Até o momento, os astrônomos não encontraram evidências de buracos negros explosivos primordiais, mas eles podem estar por aí.
Os buracos negros explodem em um tipo diferente de explosão que não é encontrado em nenhum outro lugar do universo devido à sua rotação. Os buracos negros giratórios – também chamados de buracos negros de Kerr em homenagem ao matemático neozelandês Roy Kerr, que primeiro entendeu como eles funcionam – criam uma ergosfera em torno de seus horizontes de eventos. A ergosfera é uma região alongada do espaço onde nada pode permanecer estacionário. Qualquer coisa que caia em um buraco negro giratório começa a girar em torno dele quando a partícula entra na ergosfera.
O espaço-tempo em torno de um buraco negro em rotação também pode atrair fótons. Se houver fótons suficientes, eles podem ricochetear uns nos outros ou em quaisquer partículas perdidas. Às vezes, o salto faz com que os fótons deixem a ergosfera. Mas em outros casos, o salto faz com que os fótons caiam mais fundo no buraco negro, onde ganham energia. Eles podem então se dissipar novamente para uma órbita mais alta e depois cair novamente.
A cada repetição desse processo e a cada viagem ao redor do buraco negro, o fóton ganha energia. Este processo é chamado de "superradiação". Se o fóton finalmente se libertar, ele terá uma enorme quantidade de energia em comparação com quando começou sua jornada.
Se fótons suficientes estiverem envolvidos nesse processo, eles podem explodir de uma só vez com uma energia incrível, transformando-se na chamada "bomba de buraco negro". Mesmo que o próprio buraco negro não exploda, esse efeito de superradiação mostra mais uma vez como os buracos negros podem afetar o meio ambiente.
A maneira mais comum de os buracos negros causarem explosões não é por sua autodestruição, mas pela força de sua irresistível força gravitacional. Buracos negros supermassivos são encontrados nos centros das galáxias e, às vezes, grandes aglomerados de matéria, como estrelas, passam muito perto. Quando isso acontece, a estrela é dilacerada pelos efeitos das marés, e esse rasgo resulta em uma liberação explosiva de energia. Os astrônomos na Terra podem observar essa liberação de energia como uma explosão curta, mas intensa de raios-X e raios gama.
Além de destruir estrelas, esses buracos negros supermassivos geralmente coletam enxames de matéria que giram constantemente em torno deles em discos de acreção gigantes. Os discos de acreção atingem temperaturas de quatrilhões de graus, o que os torna os objetos mais brilhantes do universo – um disco brilhante pode ofuscar mais de um milhão de galáxias ao mesmo tempo.
Em sua potência máxima, os discos criam campos elétricos e magnéticos que puxam parte do material do disco ao redor dos buracos negros em jatos longos e finos que se estendem por dezenas de milhares de anos-luz. Embora esses jatos não sejam tecnicamente explosões, eles ainda são bastante intensos.
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