Como seria cair num buraco negro, segundo uma nova simulação da NASA

É uma pergunta que persegue a humanidade desde que tomámos conhecimento dos buracos negros, há pouco mais de um século: como seria, afinal, atravessar o ponto sem regresso?

Ainda não temos uma resposta, mas uma nova simulação em supercomputador representa a melhor estimativa disponível com base nos dados atuais.

“Perguntam-me muitas vezes sobre isto, e simular estes processos difíceis de imaginar ajuda-me a ligar a matemática da relatividade às consequências reais no Universo”, afirma Jeremy Schnittman, astrofísico do Goddard Space Flight Center da NASA.

“Por isso, simulei dois cenários distintos: num deles, uma câmara - substituindo um astronauta audaz - falha por pouco o horizonte de acontecimentos e é projetada de volta para fora; no outro, atravessa essa fronteira e sela o seu destino.”

Porque é que os buracos negros continuam a ser um mistério

O desconhecido exerce sobre a nossa curiosidade uma atração semelhante à de uma chama sobre uma traça, e os buracos negros podem muito bem ser o seu exemplo mais emblemático. Formam-se quando os núcleos de estrelas massivas mortas colapsam sob a própria gravidade e são tão densos que a sua matéria fica comprimida num estado que a física atual ainda não consegue descrever.

Uma consequência dessa compressão é, contudo, o horizonte de acontecimentos: uma fronteira aproximadamente esférica onde a atração gravitacional é tão intensa que nem sequer a velocidade da luz permite atingir a velocidade de escape.

Isto significa que não temos forma de saber o que existe para lá de um horizonte de acontecimentos. A luz é a principal ferramenta usada para investigar o Universo. Se não conseguimos ver luz proveniente do interior de um buraco negro, simplesmente… não conseguimos determinar o que lá está.

Mesmo a nível teórico surgem paradoxos: para um observador, a informação é preservada no horizonte de acontecimentos; para um objeto que cruza essa fronteira, essa mesma informação fica inacessível para sempre.

As forças extremas junto ao horizonte de acontecimentos

Ainda assim, sabemos, a partir da forma como a luz e a matéria se movem em torno dos buracos negros, que o regime gravitacional nas proximidades do horizonte de acontecimentos é absolutamente insólito. Em certos casos, tudo o que se aproxima demasiado é desfeito em átomos pela intensidade das forças envolvidas. O momento exato em que isso acontece depende da massa do buraco negro: pode tratar-se de um buraco negro de massa estelar, com até cerca de 100 Sóis de massa, ou de um buraco negro supermassivo, com milhões a milhares de milhões de massas solares.

“Se puder escolher, deve cair num buraco negro supermassivo”, diz Schnittman.

“Os buracos negros de massa estelar, que contêm até cerca de 30 massas solares, têm horizontes de acontecimentos muito menores e forças de maré mais fortes, capazes de despedaçar objetos que se aproximem antes de estes alcançarem o horizonte.”

Nos últimos anos, avanços extraordinários forneceram-nos uma grande quantidade de dados sobre o espaço que envolve os buracos negros. Os buracos negros supermassivos M87* e Sagittarius A*, localizados, respetivamente, nos centros da galáxia M87 e da nossa própria galáxia, foram alvo de notáveis campanhas de observação direta. O buraco negro continua invisível, naturalmente, mas a luz emitida pelas nuvens turbulentas e brilhantes de matéria à volta de cada um deles proporcionou uma perspetiva sem precedentes sobre esse ambiente gravitacional.

A simulação da NASA de uma queda num buraco negro

Schnittman, autor de várias simulações de buracos negros para a NASA, baseou esta nova experiência num buraco negro supermassivo muito semelhante a Sagittarius A*. Começou por modelar um buraco negro com uma massa equivalente a cerca de 4.3 milhões de Sóis e, juntamente com o cientista de dados Brian Powell, também do Goddard, introduziu os dados no supercomputador Discover da NASA.

Após cinco dias de processamento, o programa gerou 10 terabytes de dados. Os cientistas usaram-nos para criar vários vídeos que mostram como poderia ser cair num buraco negro supermassivo. Num computador portátil comum, a mesma tarefa teria demorado 10 anos.

A câmara simulada inicia o percurso a cerca de 640 milhões de quilómetros do buraco negro e avança na sua direção. À medida que se aproxima, tornam-se mais nítidos o disco de matéria que o rodeia e uma estrutura interna conhecida como anel de fotões.

Quanto mais a câmara se aproxima, mais estes elementos - e o próprio espaço-tempo - se deformam. Por fim, o voo completa quase duas órbitas em torno do buraco negro antes de atravessar o horizonte de acontecimentos, sendo espaguetificado apenas 12.8 segundos depois.

Na outra versão, a câmara passa muito perto do buraco negro, mas acaba por escapar à atração gravitacional e afasta-se.

Seria bom pensar que, um dia, poderemos saber mais sobre o ambiente para lá do horizonte de acontecimentos. Até lá, podemos desfrutar de uma amostra das estranhas acrobacias do espaço-tempo que ocorreriam junto ao seu limite, tudo em segurança a partir do nosso planeta natal.