Nobel da Física 2020

Como vem sendo habitual no “Mitocôndrias e Quasares”, o mês de outubro é dedicado aos Prémios Nobel. Este ano, o Nobel da Física foi dividido por três cientistas pelos trabalhos desenvolvidos sobre os buracos negros. Roger Penrose provou que os buracos negros são uma consequência direta da Teoria da Relatividade Geral de Albert Einstein. Já a Reinhard Genzel e Andrea Ghez foi-lhes reconhecido o trabalho desenvolvido na Sagitário A*, uma região no centro da Via Láctea onde habita um «objeto supermassivo», com a massa de quatro milhões de sóis concentrada num espaço não maior que o Sistema Solar que obriga as estrelas a moverem-se a velocidades estonteantes.
É comumente aceite pela comunidade científica que a formação de um buraco negro é uma consequência natural e inevitável da evolução das estrela e também das galáxias. No caso da evolução de estrelas com mais de 30 massas solares, a explosão como supernova deixa um remanescente que é o triplo da massa do Sol. O seu peso é tão elevado que não consegue evitar o colapso. O seu volume reduziu-se consideravelmente e, no entanto, conserva uma enorme força de atração, uma gravidade inimaginável. É o fim último de uma estrela que colapsa irremediavelmente, um corpo com densidade suficiente para fechar o espaço em redor de si mesmo, do qual nem os fotões conseguem escapar. É um buraco negro.
A primeira prova de que um buraco negro é o destino ulterior das estrelas muito maciças foi obtida por um grupo de investigadores das Canárias e da Califórnia, com o Telescópio Keck, de 10 metros de diâmetro, instalado no Havai. Esta equipa detetou, em 1999, grandes quantidades de oxigénio, magnésio, silício e enxofre na estrela que agora gira em torno de um buraco negro da nossa galáxia. Estes elementos só se produzem em estrelas maciças, como a supernova ou a hipernova que deu origem ao buraco negro.
Hoje sabemos que a concentração de massa num buraco negro é tão extraordinária que o espaço fica bastante deformado. Algumas das propriedades hipotéticas da região ocupada por um buraco negro são demasiado contrárias à nossa experiência quotidiana e dificilmente conseguimos compreendê-las. A isto é preciso acrescentar a dificuldade de observar algo que por definição não se vê.
Foram os astrónomos russos Igor Novikov e Yakov Zel´dovich a propor, em 1964, que um buraco negro, ao absorver grande quantidade de matéria presente na sua vizinhança, poderia detetar-se se fizesse parte de um sistema duplo cuja outra componente estivesse muito próxima dele. Desde então procuram-se estrelas escuras, com uma massa no fim de vida de pelos menos três vezes superior à massa do Sol.
A influência gravitacional sobre o meio circundante deve permitir encontrar buracos negros e comprovar a sua existência mediante a observação do comportamento anómalo da estrela normal, sobretudo se se produzirem alterações na luz que chega ao telescópio.
O primeiro buraco negro foi descoberto em 1992 por investigadores do Instituto de Astrofísica das Canárias e das universidades de Oxford e Keele (Reino Unido), com a ajuda do telescópio William Herschel, do Grupo de Telescópios Isaac Newton, instalado no Observatório de Roque de los Muchachos. Tratava-se do buraco negro do sistema binário V404 (V404 Cyg) da constelação do Cisne, na nossa galáxia, e o seu estudo confirmou a existência destas “espécies” do Universo, até então hipotéticas.
Desde esse primeiro anúncio, têm sido frequentes as notícias relacionadas com eles, como a descoberta do primeiro buraco negro conhecido alimentado por uma estrela “pião”. O próprio V404 Cyg tornou a ser notícia há pouco tempo: ao fim de mais de 25 anos de inatividade, o seu buraco negro voltou a produzir violentas erupções de energia, à medida que devora a massa da estrela que acompanha. Um fenómeno observado por telescópios espaciais e terrestres de todo o mundo.