Descrição da imagem: O buraco negro é invisível, é um ponto no centro desta imagem tirada no domínio milimétrico (1.3 mm de comprimento de onda). A parte central escura que cerca o buraco negro da galáxia M87 é a sombra do buraco negro, ou seja, a esfera do horizonte de eventos. A parte laranja e amarela é gás ionizado que gira em torno do buraco negro. A luz amarela mais intensa do gás ionizado deve-se ao efeito Doppler relativista, que faz com que a luz que vem em nossa direção seja mais brilhante do que a luz que se afasta de nós. Foi em abril de 2019 que os astrofísicos revelaram este simples halo de luz amarela alaranjada, desfocado e assimétrico, que evoca um buraco negro. Crédito da imagem: Interferômetro EHT (Event Horizon Telescope).
Um buraco negro é um objeto astrofísico fascinante e misterioso que desafia nossa compreensão. Sua massa é extremamente alta e seu volume muito pequeno; é um buraco no espaço-tempo, talvez um ponto! Falamos de singularidade. É por isso que nunca vemos um buraco negro, mas apenas os fenômenos que aparecem ao seu redor e que nos permitem defini-lo.
Na região ao redor do buraco negro, a velocidade de escape é igual à velocidade da luz (Vech = c).
A partir da velocidade de escape, podemos calcular o raio dessa zona, chamada horizonte de eventos, V²ech = 2 GM/R.
O raio do buraco negro, que corresponde ao horizonte de eventos, é proporcional à sua massa r = 2GM/c^2 (raio de Schwarzschild) onde G é a constante gravitacional, M é a massa do buraco negro e c é a velocidade da luz.
Por exemplo, para um buraco negro com uma massa solar, obtemos um raio de 3 km; em outras palavras, uma esfera como o Sol, que tem um raio de 696.340 km, teria que ser condensada a 3 km para se tornar um buraco negro.
A sombra do buraco negro é um fenômeno previsto pela teoria da relatividade geral de Albert Einstein (1879-1955).
Devido à sua intensa gravitação, um buraco negro impede que a luz escape da região escura e esférica que se forma ao seu redor no espaço-tempo. Esta região representa a sombra do buraco negro. A luz é tão curvada pela gravidade do buraco negro que permanece presa nesta zona, que nos aparece negra.
A sombra do buraco negro mede uma semana-luz (aproximadamente 18,6 bilhões de km) nesta imagem. A sombra do buraco negro não é o buraco negro em si, mas sua manifestação.
O horizonte de eventos e a sombra de um buraco negro são dois conceitos diferentes, mas intimamente relacionados, pois representam a mesma região do espaço.
- O horizonte de eventos é uma superfície esférica imaginária que marca o limite da região do espaço-tempo onde o campo gravitacional é suficientemente intenso para impedir que qualquer matéria ou radiação escape.
- A sombra do buraco negro é uma região escura observada em uma imagem, causada pela captura gravitacional de fótons. Não representa um volume físico, mas uma zona projetada no céu onde nenhum raio de luz proveniente da matéria de fundo ou em órbita atinge o observador. Esta sombra é formada por raios de luz que passam perto da "esfera fotônica," fora do horizonte de eventos, mas que são desviados para cair no buraco negro.
Em outras palavras, a formação da sombra de um buraco negro é causada pelo efeito de curvatura da luz ao redor do buraco negro.
A luz que vem de trás de um buraco negro é curvada seguindo os contornos do espaço-tempo deformado. Está tão curvada que não pode alcançar um observador distante, criando assim uma região escura no campo de visão do observador.
Em resumo: A sombra de um buraco negro é uma região escura que aparece em uma imagem do céu, correspondente à direção angular da qual nenhum raio de luz pode alcançar o observador. Não corresponde a uma estrutura física dentro do horizonte de eventos, mas resulta da captura gravitacional de fótons que se aproximam muito do buraco negro. Esta sombra se estende muito além do horizonte, e seu tamanho aparente é determinado pelas geodésicas nulas críticas que espiralam em direção ao buraco negro a partir da "esfera fotônica."
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