Simulador EspacialCair em um buraco negro

O que acontece se você cair em um buraco negro? Uma viagem passo a passo para além do horizonte de eventos

Publicado em · Simulador Espacial

Um buraco negro é um lugar onde a gravidade é tão forte que, a partir de certa distância, nada consegue sair, nem mesmo a luz. Essa fronteira é o horizonte de eventos. Então, o que aconteceria de verdade com você se caísse em um?

A resposta surpreendente: depende quase inteiramente do tamanho do buraco negro. Perto de um pequeno, você seria despedaçado muito antes de chegar perto. Perto de um gigante, você poderia atravessar o ponto sem volta sem sentir absolutamente nada. Vamos acompanhar a queda passo a passo, com buracos negros reais e números reais.

Três buracos negros reais para cair

O raio do horizonte cresce em proporção direta à massa: cerca de 2,95 km para cada massa solar (o raio de Schwarzschild, 2GM/c²).

Passo 1: a aproximação, e o céu começa a se curvar

Muito antes de qualquer coisa acontecer com o seu corpo, você notaria a vista. Um buraco negro curva a luz ao seu redor, então as estrelas atrás dele se espalham em arcos e anéis. O disco escuro que você vê, a sombra do buraco negro, é cerca de 2,6 vezes mais largo do que o próprio horizonte, porque a luz que passa perto demais é capturada. É exatamente o centro escuro dentro do anel brilhante nas imagens do Event Horizon Telescope.

Conforme você cai, a sombra fica cada vez maior no seu campo de visão, e a imagem distorcida do resto do céu é espremida numa parte menor dele.

Passo 2: as marés, e o problema dos buracos negros pequenos

O que mata você não é a gravidade em si, mas a diferença de gravidade ao longo do seu corpo. Os seus pés, mais perto do buraco negro, são puxados com mais força do que a sua cabeça. Esse estiramento se chama espaguetificação.

Perto de um buraco negro pequeno, o efeito é brutal. Para um buraco negro de 10 massas solares como Gaia BH1, o estiramento ao longo de uma pessoa de 2 metros chega a cerca de 100 g a uns 1.700 km do centro, bem fora do horizonte, e cresce até cerca de 20 milhões de g no horizonte. Você seria desfeito num fluxo de átomos muito antes de atravessá-lo.

Perto de um buraco negro supermassivo, as marés são suaves, porque o horizonte fica muito longe do centro. No horizonte de Sgr A*, o estiramento ao longo do seu corpo é de cerca de um décimo de milésimo de g: muito menos do que você sente num elevador. Em M87*, é menor ainda.

Passo 3: atravessando o horizonte de eventos

Esta é a parte mais estranha. Se você cair em Sgr A*, nada de especial acontece no horizonte. Não há parede, nem clarão, nem sinal nenhum. O seu relógio continua funcionando normalmente e você não sente nada de diferente. O horizonte não é uma coisa; é simplesmente o lugar onde todos os caminhos para fora passaram a apontar para dentro.

Um amigo observando de longe vê uma história completamente diferente. Os seus sinais chegam cada vez mais devagar, e cada vez mais vermelhos e fracos, conforme você se aproxima do horizonte. Ele nunca vê você atravessar de fato: você parece congelar e sumir na escuridão. As duas visões estão corretas. Isso é a relatividade geral.

Passo 4: os últimos segundos

Uma vez lá dentro, o futuro aponta para o centro, a singularidade, com a mesma certeza com que o amanhã vem depois do hoje. Ligar foguetes não adianta; só faz você chegar mais cedo.

Quanto tempo você tem? Caindo a partir de muito longe, o tempo no seu próprio relógio entre atravessar o horizonte e chegar ao centro é de:

Perto do fim, as forças de maré crescem sem limite mesmo num buraco negro gigante, e a espaguetificação finalmente alcança você. O que acontece na singularidade em si é desconhecido: ela marca o ponto onde as nossas teorias atuais deixam de funcionar.

Então, pequeno ou grande?

Se um dia você tiver que escolher, escolha o grande. Um buraco negro pequeno despedaça você fora do horizonte. Um supermassivo deixa você atravessar o ponto sem volta inteiro, olhar em volta por meio minuto e ver uma paisagem que ninguém jamais viu.

Você pode testar os dois agora mesmo no simulador Cair em um buraco negro, que calcula em tempo real as trajetórias da luz e o seu relógio para Sgr A*, M87* e Gaia BH1.

Perguntas frequentes

Daria para sobreviver a uma queda em um buraco negro? Não por muito tempo. Perto de um buraco negro pequeno, as forças de maré despedaçariam você antes de chegar ao horizonte de eventos. Perto de um supermassivo como Sagitário A*, você poderia atravessar o horizonte ileso, mas a partir daí nada impede que você chegue à singularidade, cerca de meio minuto depois.

O que é espaguetificação? O estiramento de um objeto pelas forças de maré: a gravidade puxa com mais força a parte do seu corpo que está mais perto do buraco negro do que a parte mais distante, então você é esticado na direção da queda e espremido pelos lados.

Algo consegue escapar depois de atravessar o horizonte de eventos? Não. Dentro do horizonte, todos os caminhos possíveis, até os da luz, levam para dentro. É isso que define o horizonte.

Quanto tempo leva para chegar à singularidade? Depende da massa do buraco negro. Caindo a partir de muito longe, passam cerca de 28 segundos do seu próprio tempo entre o horizonte e a singularidade de Sagitário A*. Para um buraco negro de 10 massas solares, são cerca de 66 milionésimos de segundo; para M87*, cerca de 12 horas.

Explore você mesmo: Cair em um buraco negro · O som das ondas gravitacionais · Qual é o tamanho das estrelas? · Exoplanetas e a Via Láctea em 3D

Fontes

Os valores derivados são resultados clássicos de Schwarzschild: raio do horizonte 2GM/c² (2,95 km por massa solar); estiramento de maré ao longo de um corpo de comprimento L, 2GML/r³; tempo do horizonte ao centro numa queda a partir de muito longe, (4/3)·GM/c³; raio da sombra √27·GM/c², cerca de 2,6 raios do horizonte. A rotação altera esses valores um pouco.