Buracos Negros
Quando você distorce o espaço e o
tempo, você também distorce os caminhos em que os raios de luz viajam. Já que
nada pode viajar mais rápido do que a luz, isso significa que as regras da
causalidade (o que pode afetar o que) são elas mesmas afetadas pela influencia
gravitacional da matéria! Quanto mais massa há em um lugar, mais forte o espaço
e o tempo são afetados la.
Se você concentrar massa o
suficiente na mesma região do espaço, então a distorção do espaço-tempo é tão
severa que você pode ter uma região que não
pode afetar o mundo de fora. Coisas podem entrar, mas não podem sair. Essa
região é chamada de buraco negro. Aqui vai uma imagem de um buraco negro
simples (não-rotacional, imutável) parado em um espaço vazio:
Aviso:
Esse diagrama representa espaço em um tempo. No entanto, o significado de “em
um tempo” é altamente ambíguo na Relatividade Geral e precisa ser feito preciso
escolhendo as coordenadas, o que não foi feito. Distancias e tempos de viagem
não são, e não podem ser, adequadamente representadas pelas distancias
Euclideanas encontradas em um monitor de computador. O diagrama é uma
representação bidimensional de um objeto tridimensional – o usuário deve
pretender que o circulo é na verdade uma esfera. ESSE DIAGRAMA NÃO É DESTINADO
PARA USO DE NAVEGAÇÃO; O PRODUTO É COLOCADO “COMO ESTA” SEM GARANTIA EXPRESSA
OU IMPLICITA. Por favor, consulte um livro de Relatividade Geral para mais
informações.
O horizonte de evento de um
buraco negro é a superfície onde, se você passar por ali, é impossível de se
escapar para o mundo de fora. Isso porque, da perspectiva de alguém entrando, o
horizonte de evento esta se movendo para fora na velocidade da luz (mesmo que
ele não aumente de tamanho). No caso de um buraco negro não-rotacional, o horizonte
de evento tem o formato esférico. Se você esta preocupado sobre cair dentro de
um buraco negro, você talvez queira saber: O quão grande é um buraco negro? E a
resposta é: Depende. O buraco negro pode ter qualquer tamanho. O raio de um
buraco negro é proporcional à massa do buraco negro: quando mais massa um
buraco negro tem, maior ele fica. Se o sol fosse se tornar em um buraco negro
(não se preocupe, ele não pode) o raio seria se 3 km (muito menor do que o
raio atual do sol de 700.000
km ). Se esse evento impossível fosse acontecer, A órbita da terra não mudaria! Isso
porque a aceleração gravitacional em direção a um objeto depende apenas da
massa e da distancia. Buracos negros não têm mais “poder de sucção” do que
qualquer outra coisa com a mesma massa. A massa é apenas mais concentrada.
Apesar do horizonte de eventos
ser um lugar especial da perspectiva da causalidade, você não deveria pensar
nisso como um objeto físico real parado ali no espaço. Se você passar através
de um horizonte de eventos, você não acertaria nenhum objeto enquanto estivesse
o atravessando; é apenas espaço vazio. Se você realmente olhar de perto de um
ponto no horizonte de eventos, ele vai parecer exatamente como qualquer outro
lugar no universo. É apenas especial da perspectiva de todo o espaço-tempo.
Se você passasse através do
horizonte, você inevitavelmente seria sugado mais e mais para o centro do
buraco negro. La, você seria esmagado em uma singularidade. Da perspectiva da
Relatividade Geral, a distorção do espaço e do tempo se torna infinita na singularidade. Já que não
faz sentido perguntar que acontece depois de você atingir a singularidade, até
onde a Relatividade Geral é considerada, o tempo se torna o fim na
singularidade de um buraco negro. (Isso é similar a maneira que o tempo parece
ter vindo a existência, com a singularidade do “Big Bang”. No entanto, isso
também é diferente do Big Bang em que ele parece ter começado o tempo em todo o
lugar ao mesmo tempo, enquanto as singularidades dos buracos negros apenas terminam
o tempo em um lugar.)
Por outro lado, a Relatividade
Geral não leva em conta a mecânica quântica. Quando se chega perto de uma
singularidade, a incerteza da mecânica quântica na geometria do espaço e tempo
deve se tornar importante. Já que nós realmente não sabemos como fazer teorias
de gravitação quântica matematicamente consistentes, uma resposta melhor é que
nós não sabemos o que realmente acontece em uma singularidade. Pode ser, como alguns
têm sugerido, que a singularidade de alguma forma se torne em um portal para
alguma outra região do espaço-tempo (talvez um “universo bebe”). Mas sugestões
como essa são todas altamente especulativas. (Eu [Aron] mesmo argumentei em uma
de minhas publicações que o tempo realmente termina na singularidade, mas claro
que eu realmente não estou certo, assim como qualquer outra pessoa.)
Você pode dizer, então agora que
nós fomos apresentados aos buracos negros, o que dizer sobre a termodinâmica
deles? É bom ver você querendo aprender sobre meu trabalho. Infelizmente, antes
de discutir a termodinâmica de buracos negros, vou ter que falar primeiro rapidamente
sobre a velha termodinâmica ordinária.
Traduzido de: Aron Wall, “An Introduction to Horizon Thermodynamics for Non-Physicists”, em “Part 1: Introducing Black Holes – Black
Holes” - http://www.wall.org/~aron/horizon.htm
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