A LUZ PODE ORBITAR UM BURACO NEGRO?

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Como os buracos negros são os pontos gravitacionais mais poderosos de todo o Universo, eles podem distorcer tanto a luz que ela realmente entra em órbita? E como seria se você pudesse sobreviver e seguir a luz nesta viagem ao redor de um buraco negro?

Eu tive essa ótima pergunta de um espectador. É possível que a luz orbite um buraco negro?

Considere esse experimento mental, explicado pela primeira vez por Newton. Imagine que você tinha um canhão que poderia disparar uma bala de canhão longe. A bola voaria para baixo e depois colidiria com a terra. Se você atirar com mais força na bala de canhão, ela voará mais longe antes de bater no chão. E se você pudesse disparar com força suficiente na bala de canhão e ignorar a resistência do ar - ela viajaria por toda a Terra. A bala de canhão estaria em órbita. Está caindo em direção à Terra, mas a curvatura da Terra significa que está constantemente caindo logo acima do horizonte.

Isso funciona não apenas com balas de canhão, astronautas e satélites, mas também com luz. Essa foi uma das grandes descobertas que Einstein fez sobre a natureza da gravidade. A gravidade não é uma força atraente entre massas, é na verdade uma distorção do espaço-tempo. Quando a luz cai no poço de gravidade de um objeto maciço, ela se inclina para seguir a curvatura do espaço-tempo.

Galáxias distantes, o Sol e até a própria Terra farão com que a luz seja desviada de seu caminho pela distorção do espaço-tempo. Mas é a incrível gravidade de um buraco negro que pode amarrar o espaço-tempo em nós. E sim, há uma região em torno de um buraco negro onde até os fótons são forçados a viajar em órbita. De fato, essa região é conhecida como "esfera de fótons".

De longe, os buracos negros agem como qualquer objeto maciço. Se você substituísse o Sol por um buraco negro da mesma massa, nossa Terra continuaria a orbitar exatamente da mesma maneira. Mas à medida que você se aproxima cada vez mais do buraco negro, o objeto em órbita precisa ir cada vez mais rápido à medida que gira em torno do objeto maciço. A esfera de fótons é a órbita estável final que você pode ter em torno de um buraco negro. E apenas a luz, movendo-se à velocidade da luz, pode realmente existir nessa altitude.

Imagine que você poderia existir exatamente na esfera de fótons de um buraco negro. O que você não pode, então não tente. Você poderia apontar sua lanterna em uma direção e ver a luz atrás de você, depois de ter orbitado completamente o buraco negro. Você também seria banhado pela radiação de todos os fótons capturados nesta região. A luz visível pode ser bonita, mas os raios-x e a radiação gama o cozinham como um forno.

Abaixo da esfera de fótons, você veria apenas escuridão. Lá embaixo está o horizonte de eventos, o ponto da luz sem retorno. E lá em cima você vê o Universo distorcido pela gravidade maciça do buraco negro. Você vê o céu inteiro à sua vista, até estrelas que normalmente seriam obscurecidas pelo buraco negro, à medida que envolvem sua gravidade. Seria um lugar incrível e mortal, mas com certeza ficaria abaixo do horizonte de eventos.

Se você pudesse entrar na esfera dos fótons, que tipo de experimentos gostaria de fazer? Conte-nos nos comentários abaixo.