Thread by @pedrocintra52

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Em homenagem à imagem recente do Sargittarius A*, o buraco negro supermassivo no centro da nossa galáxia, vou falar um pouco sobre a história dos buracos negros, da hipótese até a observação.👇🧵
#FisicaThreadBR #AstroThreadBR

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A gente associa buracos negros a Einstein e relatividade geral. Mas a primeira pessoa a ter essa ideia foi na verdade o John Mitchell lá em 1783. Ele imaginou um objeto cuja massa fosse grande demais, de forma que a velocidade de escape fosse maior que a velocidade da luz

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Ele chamou de "estrelas escuras". Mitchell era adepto da ideia da luz corpuscular e pensou que, quando a luz é emitida da uma estrela, ela é desacelerada pela gravidade da estrela, da mesma forma que uma rocha atirada para cima é desacelerada pela gravidade da Terra e cai

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Ele ainda propôs que seria possível observar essas estrelas escuras, olhando para sistemas estelares que se comportassem como se houvessem duas estrelas, mas apenas enxergássemos uma delas, sendo a outra escura (um buraco negro)

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Apesar da ideia legal, o Mitchell errou ao presumir que a luz é desacelerada. Hoje sabemos que não é por esse motivo que buracos negros existem.

Então agora sim vamos para 1915, quando Einstein publica a relatividade geral, mostrando que o espaço e o tempo não são imutáveis

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Quando na verdade, a presença de matéria distorce o espaço e o tempo, enquanto a distorção do espaço e do tempo diz para a matéria como ela se comporta. Essa distorção é a gravidade.

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Aqui vale lembrar, relatividade geral não é "só uma teoria" no sentido de uma ideia bacana. Ela gera previsões muito bem comprovadas em centenas de experimentos. Caso alguém queira ver provas da relatividade, a wikipédia tem uma página para isso
en.wikipedia.org/wiki/Tests_of_…

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Quem resolveu a equação de Einstein para um caso de distribuição de massa mais simples, apenas um ponto de massa no espaço, foi o Karl Schwarzschild ainda em 1915.

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Na época, ele estava na 1ª Guerra Mundial e trocou cartas com o Einstein, em uma deles ele diz:
"Como você pode ver, a guerra me tratou bem o suficiente, apesar do tiroteio pesado, me permitindo fugir disso tudo e caminhar na terra de suas ideias" lezeik.wordpress.com/2019/05/08/bla…

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A solução conhecida como métrica de Schwarzschild, descreve o espaço-tempo ao redor de uma singularidade (um ponto de massa no espaço). Nela, surgem os elementos que resultam em um buraco negro, como a aparição do horizonte de eventos.

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O horizonte de eventos (ponto de não retorno) tem um raio dado por R = 2GM/c², onde M é a massa do buraco negro. Além disso, podemos calcular os raios para a menor órbita circular estável, a menor órbita circular instável e a fotosfera (Arte do @Kurz_Gesagt)

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A fotosfera (eu gosto de chamar essa região de "ovo luminoso" acho que soa melhor que fotosfera) é uma região onde a curvatura do espaço-tempo é certa o suficiente para que a luz orbite o buraco negro em uma órbita circular ao redor dele.

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A menor órbita circular instável é o mais próximo possível que uma partícula com massa pode chegar do buraco negro sem cair nele, e justamente por ser instável, qualquer perturbação ali condena à pobre partícula.

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Somente em 1931 que o Subrahmanyan Chandrasekhar propôs que os buracos negros se originavam do colapso de estrelas massivas e em 1939 Robert Oppenheimer ajudou a determinar o limite máximo de massa que o núcleo de uma estrela pode ter, antes de colapsar em um buraco negro

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Em 1963, o Roy Kerr derivou a solução para o caso onde a massa não está estática, mas sim girando (foi a pior conta que já tentei fazer na vida). Afinal, a Terra, o Sol, as estrelas, as galáxias e tudo no universo gira, porque buracos negros não girariam?)

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Na solução de Kerr, além do já observado por Schwartzschild, observou-se que ao girar, o buraco negro arrasta o espaço-tempo em volta de si, criando uma região onde é impossível permanecer parado pois o próprio espaço te da rotação, a ergosféra

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Mas bem, tudo isso são contas. Elas vem da relatividade geral, uma teoria de grande sucesso e com várias previsões comprovadas, mas ainda são contas, quem sabe a relatividade falhasse na descrição de buracos negros e eles fossem apenas um objeto matemático?

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E em 1979, Jean-Pierre Luminet usou as soluções das equações de Einstein e elaborou o que deveria ser a imagem de um buraco negro, com um disco de matéria em volta que o alimenta (disco de acresção)
articles.adsabs.harvard.edu//full/1979A%26…

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Uma das primeiras e mais fortes evidências da existência deles, veio após se observar o centro da Via Láctea entre 1992 e 2005, notando que as estrelas pareciam serem atraídas para um ponto escuro

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Desde então, várias outras evidências apareceram, como os jatos relativísticos observados expelidos pelos buracos negros

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Mas finalmente em 2015, a detecção direta de buracos negros veio com a observação das ondas gravitacionais emitidas pela colisão de 2 deles, feita pelo LIGO

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Mas agora que já sabíamos que eles existiam, faltava conseguir vê-los. E foi só em 2019 que tivemos a primeira imagem de um buraco negro, o M87*, graças à colaboração do EHT e o trabalho da @Katiebouman_AN, nela vemos a o disco de acresção e a sombra do buraco negro no meio

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Para entender essa imagem, eu recomendo o vídeo do @veritasium
E para quem prefere em português, recomendo o vídeo do @pedroloos no @cienciatododia

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Agora, 2022, temos a segunda imagem de um buraco negro! O querido Sargittarius A*, no centro da nossa galáxia, a 26 mil anos luz de distância e com um diâmetro de 44 milhões de quilômetros e uma massa de 4 milhões de sóis, ele é o nosso querido buraco negro supermassivo

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