Curvando o espaço-tempo: como pesquisa de buracos negros virou prêmio Nobel

Ahhh, os buracos negros. Esses misteriosos objetos, que tanto fascinam astrônomos e amantes da ciência, foram o tema de pesquisa dos vencedores do Prêmio Nobel de Física de 2020.

Roger Penrose, que levou a primeira metade do prêmio, é um dos pioneiros do campo. Já em 1965, seu trabalho usava as equações da Relatividade Geral para explicar a existência de singularidades, ou seja, um ponto de densidade infinita, mostrando como objetos muito massivos que colapsavam devido à própria gravidade poderiam formar os buracos negros.

Relacionadas

Quais pistas fusão de buracos negros traz sobre esses objetos?

Galáxias distantes guardam o segredo das primeiras estrelas

Receba notícias de Tilt em seu WhatsApp

A partir das equações de Einstein, Penrose mostrava como ao redor dessas singularidades o espaço-tempo se curvaria tanto que nem a luz seria capaz de escapar. A Relatividade Geral prevê também uma série de efeitos inesperados, como o congelamento do tempo na "borda" dos buracos negros (também chamada de horizonte de eventos) para um observador externo.

Vale lembrar que boa parte do trabalho sobre singularidades foi desenvolvida em colaboração com o físico Stephen Hawking (Roger Penrose estava na banca de doutorado de Hawking!), que infelizmente faleceu antes de ter a chance de receber o prêmio. Os teoremas matemáticos são hoje conhecidos como os Teoremas de Singularidade Penrose-Hawking.

Mas embora a previsão matemática de buracos negros existisse, sua confirmação observacional era um outro obstáculo científico. Como podemos provar a existência de algo que fundamentalmente não emite luz?

As primeiras pistas vieram na década de 70. Embora os próprios buracos negros sejam invisíveis, a matéria ao seu redor é capaz de emitir radiação eletromagnética. Assim, antenas de rádio captaram os sinais do buraco negro (então batizado de Sagitário A*) pela primeira vez nessa época, indicando a presença de um objeto massivo, compacto e muito energético nessa região.

Mas uma das principais evidências veio na virada do século, quando Reinhard Genzel e Andrea Ghez (que dividem a outra metade do Nobel) observaram independentemente o movimento de estrelas ao redor do buraco negro central de nossa galáxia.

Não viram nada no centro, mas o uso de telescópios com o auxílio da técnica de óptica adaptativa (que usa pequenos espelhos que se deformam dezenas de vezes por segundo para compensar a distorção na imagem causada pela atmosfera terrestre) mostrava estrelas orbitando rapidamente um ponto central.

As equações da gravidade mostraram então que um objeto muito pequeno, mas com massa de mais de um milhão de vezes a do nosso Sol, se encontrava no centro da Via Láctea. Não havia mais dúvidas, o buraco negro supermassivo estava ali.

O trabalho não parou aí, e o próprio Genzel usa hoje uma combinação de telescópios no Chile para obter mais detalhes. Os instrumentos modernos são tão poderosos que em 2018 conseguiu medir os efeitos relativísticos em estrelas e nuvens de gás que passavam muito próximas ao buraco negro.

Mulheres e o Nobel da Física

Para terminar, uma rápida observação: Andrea Ghez é a quarta mulher da história a vencer o Nobel de Física, entre mais de 200 vencedores desde 1901.

Se você pensa que isso representa a verdadeira contribuição de mulheres ao campo, não se engane: cientistas brilhantes, como Lise Meitner, Jocelyn Bell e Vera Rubin não tiveram seu trabalho reconhecido pelo comitê.

Nas palavras da própria Ghez: "Espero que eu possa inspirar outras jovens mulheres a trabalhar na área. É uma área com tanto a oferecer, e se você for apaixonada pela ciência, há tanto que pode ser feito."

Exemplos como de Ghez são fundamentais para inspirar futuras cientistas. Parabéns pelo brilhante trabalho e o merecido prêmio!