O universo elegante

OS BURACOS NEGROS, O BIG-BANG E A EXPANSÃO DO ESPAÇO

Se a relatividade especial manifesta-se sobretudo quando as coisas se

movem com rapidez, a relatividade geral sobressai quando as coisas têm grande

massa e o encurvamento do espaço e do tempo é correspondentemente intenso.

Vejamos dois exemplos.

O primeiro é uma descoberta feita pelo astrônomo alemão Karl

Schwarzschild. Em 1916, na frente russa da PrimeiraGuerra Mundial, em meio aos

cálculos de trajetórias balísticas, ele estudava asrevelações de Einstein sobre a

gravidade. Poucos meses depois de Einstein ter dadoos toques finais à relatividade

geral, Schwarzschild conseguiu aplicar a sua teoriapara captar a maneira exata

como o espaço e o tempo se curvam na vizinhança de uma estrela perfeitamente

esférica. Ele enviou os resultados da frente russa para Einstein, que os apresentou,

em nome de Schwarzschild, à Academia da Prússia. Além de confirmar e dar

precisão matemática ao encurvamento esquematicamente ilustrado na figura 3.5, o

trabalho de Schwarzschild — hoje conhecido como "a solução de Schwarzschild" —

revelou uma implicação estonteante da relatividade geral. Ele demonstrou que se a

massa de uma estrela estiver concentrada em uma região esférica suficientemente

pequena para que o resultado da divisão da sua massa pelo seu raio seja maior do

que determinado valor crítico, o encurvamento do espaço-tempo assim produzido

será de tal modo radical que nada que esteja muito próximo à estrela, nem mesmo a

luz, é capaz de escapar da sua atração gravitacional. Como nem mesmo a luz pode

escapar dessas "estrelas comprimidas", elas foram inicialmente denominadas

estrelas escuras, ou frias. Posteriormente John Wheeler deu-lhes um nome mais

atraente — buracos negros (black holes). Negros porque esses objetos não podem

emitir luz, e buracos porque qualquer coisa que esteja muito perto cai dentro dele e

nunca mais sai. O nome pegou.

A figura 3.7 ilustra a solução de Schwarzschild. Embora os buracos negros

tenham uma reputação de voracidade, os objetos que passam por eles a uma

distância "segura" sofrem um desvio comparável ao que sofreriam ao passar perto

de uma estrela normal e prosseguem sua viagem. Mas se um objeto, qualquer que

seja a sua composição, se aproxima demais — dentro do que se denomina o

horizonte de eventos do buraco negro — ele está condenado: será tragado

inexoravelmente para o centro do buraco negro e sofrerá uma tensão gravitacional

crescente que terminará por destruí-lo. Por exemplo, se você mergulhasse, com os

pés à frente, no horizonte de eventos, à medida quevocê se aproximasse do centro

do buraco negro sentiria um desconforto cada vez maior. A força gravitacional do

buraco negro aumentaria em uma proporção tão gigantesca que os seus pés seriam