Buracos negros

HARTLE, James B. Gravity: An introduction to Einstein's General Relativity. San Francisco: Addison Wesley, 2003.

         Em Física, a relatividade geral é a generalização da Teoria da gravitação de Newton, publicada por Albert Einstein. Essa teoria levou à descoberta da Relatividade restrita sobre o espaço e o tempo e propõe a generalização do princípio da relatividade do movimento para sistemas que incluam campos gravitacionais. Esta generalização tem implicações profundas no nosso conhecimento do espaço-tempo, levando, entre outras conclusões, que a gravitação é um efeito da geometria do espaço-tempo.

          A teoria de Einstein tem importantes implicações astrofísicas. Ela aponta para a existência de buracos negros, corpo espacial muito denso, ou seja, tem muita massa e pouco volume. Por esse motivo têm uma gravidade muito forte. Essa força é capaz de atrair até a luz, por isso o termo buraco negro. Toda forma de matéria e energia que passa pela zona vizinha ao buraco negro fica presa para sempre. Teoricamente, o buraco negro pode ter qualquer tamanho, de um pequeno microscópio a gigantesco, tendo três características especificas: massa, rotação e carga elétrica. 

          Karl Schwarzschild, encontrou a solução para a teoria da relatividade que representa o buraco negro como tendo uma forma esférica. Ele demonstrou que, se a massa de uma estrela estiver concentrada em uma região suficientemente pequena, ela gerará um campo gravitacional tão grande na superfície da estrela que nem mesmo a luz conseguirá escapar dele. Este é o chamado buraco negro. Einstein e muitos físicos não acreditavam que tal fenômeno pudesse acontecer no universo real. Porém, provou-se que esse fenômeno de fato acontece.

          Considerando um campo gravitacional esférico no vácuo, a solução para a Equação de Einstein tem a seguinte forma:

IMAGEM 1

          G é a constante de Gravitação Universal.

          Uma propriedade importante desta solução é que ela é independente do tempo t. A solução é determinada simplesmente pelo parâmetro M, que é a massa total da fonte que produz o campo. A interpretação deste parâmetro surge imediatamente da forma assintótica da métrica. Longe do centro de gravidade, o espaço-tempo aproxima-se do espaço-tempo plano de Minkowski com a métrica:

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IMAGEM 2 

          E o campo gravitacional pode ser descrito usando a aproximação do campo fraco. Comprando esta aproximação e a métrica (IMAGEM 1) temos que M é a massa do sistema que está gravitando.

          Além disso, foi mostrado que energia pode ser extraída de buracos negros estacionários que estão girando ou carregados (Efeito Hawking). Foi, porém, a descoberta de uma analogia matemática entre buracos negros e a termodinâmica ordinária o maior avanço destas investigações. Nesta analogia a massa faz o papel de energia e, gravidade da superfície do buraco negro faz o papel da temperatura e a área do horizonte, da entropia.

          A obra é muito boa pois explica tudo sobre buracos negros e a teoria da relatividade geral de forma que além de cientistas, leigos também consigam entender. Essa introdução é recomendada para pessoas que se interessam pelo assunto, sendo que estejam ao menos no Ensino Médio para que assim possa ter a absorção de todos os conceitos e teorias que formam este fenômeno, o que não impede algo aprofundamento para aqueles que estudam no Ensino Superior.

          Conseguimos também relacionar este estudo com notícias e descobertas atuais, como por exemplo a divulgação pela NASA de uma foto do possível mais recente buraco negro já detectado em nossa galáxia, o mesmo está localizado a aproximadamente 26.000 anos-luz de distancia com a Terra, lembrando que 1 anos luz são aproximadamente 9,5.10¹⁵ metros.

          Com isso foi desenvolvido conhecimento e recapitulação da área física, geométrica e também algébrica ao falar de astrofísica/termodinâmica, geometria do espaço-tempo e resolução de fórmulas, respectivamente.

          O autor James Burkett Hartle nasceu no dia 20 de agosto de 1939, em Baltimore e é um físico americano. Exerce a profissão de professor de física da Universidade da Califórnia, Santa Barbara, desde 1966, e atualmente é membro do corpo docente externo, do Instituto Santa Fe. Hartle é conhecido por seu trabalho em relatividade geral, astrofísica, e interpretação da mecânica quântica.

          Este trabalho critico foi realizado pelos alunos Julia Manzo, Marcela Borges, Rafael Negreiros, Priscila Palau e Talia Cócca do Colégio Universitas – Ensino Médio em Santos, SP.