(SuperBooks) #1

trajectórias dos raios luminosos no espaço-tempo em relação ao que deviam ser se a estrela não estivesse presente.
Os cones de luz, que indicam as trajectórias seguidas no espaço e no tempo por clarões luminosos emitidos das
suas extremidades, são ligeiramente curvados para dentro perto da superfície da estrela. Isto pode verificar-se na
curvatura da luz de estrelas distantes, observadas durante um eclipse do Sol. À medida que a estrela se contrai, o
campo gravitacional na sua superfície torna-se mais forte e os cones de luz encurvam-se mais para dentro. Isto torna
mais difícil que a luz da estrela se escape e a luz parece mais fraca e mais vermelha a um observador à distância.
Quando a estrela se contraiu até certo raio crítico, o campo gravitacional na superfície acabou por se tornar tão forte
que os cones de luz se encurvam para dentro de modo que a luz já não pode escapar-se (Fig. 6.1). Segundo a teoria
:, da relatividade, nada pode deslocar-se mais depressa do que a luz. Portanto, se a luz não consegue escapar-se,
mais nada o consegue; tudo é arrastado para trás pelo campo gravitacional. Por conseguinte, há um conjunto de
acontecimentos, uma região do espaço-tempo, de onde não é possível escapar-se para alcançar um observador
distante. Esta região é aquilo a que chamamos buraco negro. A sua fronteira é o horizonte de acontecimentos e
coincide com as trajectórias dos raios de luz que não conseguem escapar-se do buraco negro.


fig. 6.1


Para se compreender o que se veria se estivéssemos a observar o colapso de uma estrela e a consequente
formação de um buraco negro, é necessário lembrar que na teoria da relatividade não há tempo absoluto. Cada
observador tem a sua própria medida do tempo. O tempo para alguém numa estrela será diferente do tempo para
alguém à distância, devido ao campo gravitacional da estrela. Suponhamos que um astronauta intrépido, na
superfície de uma estrela em colapso, é arrastado para dentro com ela e envia um sinal de segundo a segundo,
conforme o seu relógio, para a nave espacial em órbita em redor da estrela. Em certo momento no seu relógio, às 11
h 00 m, por exemplo, a estrela contrair-se-ia abaixo do raio crítico em que o campo gravitacional se torna tão forte
que nada consegue escapar-se e os sinais já não chegariam à nave espacial. À medida que as 11 h 00 m se
aproximavam, os companheiros que o observavam da nave achariam que os sinais estavam a ser enviados com
intervalos cada vez maiores, mas esse efeito seria muito pequeno antes das 10h 59m 59s. Teriam de esperar
apenas um nadinha mais do que um segundo entre o sinal do astronauta às 10 h 59 m 58 s e o que enviasse quando
o seu relógio marcasse 10h 59m 59 s, mas teriam de esperar para sempre pelo sinal das 11 h 00 m. As ondas de luz
emitidas da superfície da estrela entre as 10 h 59 m 59 s e as 11 h 00 m, :, segundo o relógio do astronauta,
distribuir-se-iam num período de tempo infinito, no caso da observação feita a partir da nave espacial. O intervalo de
tempo entre a chegada de ondas sucessivas à nave seria cada vez mais longo, de modo que a luz da estrela
pareceria cada vez mais vermelha e mais fraca. A certa altura, a estrela estaria tão apagada que já não poderia ser
vista da nave: a única coisa que restaria seria um buraco negro no espaço. A estrela, contudo, continuaria a exercer
a mesma força gravitacional sobre a nave, que continuaria, por sua vez, a orbitar em torno do buraco negro.


Este cenário não é inteiramente realista, por causa do seguinte problema: a gravidade torna-se tanto mais fraca
quanto mais longe se está da estrela, de modo que a força gravitacional exercida sobre os pés do intrépido
astronauta seria sempre maior do que a exercida sobre a sua cabeça. Esta diferença de forças esticaria o nosso
astronauta como se fosse esparguete ou destroçá-lo-ia antes de a estrela se ter contraído até ao raio crítico em que
se formaria o horizonte de acontecimentos! Contudo, acreditamos que existem no Universo objectos muito maiores,
como as regiões centrais das galáxias, que também podem sofrer colapso gravitacional para produzir buracos
negros; mas aqui um astronauta não seria desfeito antes da formação do buraco negro (5). Não sentiria mesmo nada
de especial quando alcançasse o raio crítico e podia passar o ponto sem regresso sem dar por ele.


(5) Se acontece ficar o leitor intrigado com o facto de uma estrela se comprimir até dimensões absurdamente
pequenas para formar um buraco negro, tem aqui um exemplo de como se pode formar um buraco negro em
condições bem mais "aceitáveis". Um núcleo galáctico em colapso origina um horizonte ainda a densidade da sua
matéria é inferior à densidade da água.


Porém, dentro de muito poucas horas, enquanto a região continuasse em colapso, a diferença :, das forças
gravitacionais na cabeça e nos pés do astronauta seria tão grande que ele seria desfeito.


O trabalho que Roger Penrose e eu realizámos entre 1965 e 1970 mostrou que, segundo a relatividade geral, deve
haver uma singularidade de densidade e curvatura do espaço-tempo infinitas no interior de um buraco negro. É muito
parecido com o big bang no começo dos tempos, só que seria o fim do tempo para o corpo em colapso e para o
astronauta. Com esta singularidade, as leis da física e a nossa capacidade de predizer o futuro seriam anuladas.
Todavia, qualquer observador que ficasse fora do buraco negro não seria afectado por essa falha de prognóstico,
porque nem a luz nem qualquer outro sinal proveniente da singularidade poderia chegar até ele. Este facto notável
levou Penrose a propor a hipótese da censura cósmica, que podia ser parafraseada como "Deus detesta uma
singularidade nua". Por outras palavras, as singularidades produzidas por colapso gravitacional ocorrem apenas em
locais como os buracos negros, onde ficam convenientemente escondidas de vistas exteriores por um horizonte de
acontecimentos. Isto é estritamente aquilo que é conhecido como censura cósmica fraca: protege os observadores
que ficam fora do buraco negro das consequências da falha de prognóstico que ocorre na singularidade, mas nada
faz pelo pobre infeliz astronauta que cai no buraco.