Eis a candidatura mais estranha da história da física: o homem cujas equações tornaram os buracos negros pensáveis passou parte da carreira a argumentar contra a sua existência. Em 1939, Albert Einstein pegou na sua própria teoria da relatividade geral e tentou usá-la para provar que os buracos negros não podiam existir.
O universo recusou-se a cooperar. Ao longo de uma vida, os astrónomos pesaram um, ouviram dois colidirem e, por fim, fotografaram um. Um buraco negro é uma região onde a gravidade vence de forma absoluta — tudo o que atravessa a fronteira lá fica, incluindo a luz — e a história de como passámos a acreditar neles está cheia de apostas, dúvidas e um asterisco muito bem colocado.
A ideia chegou numa carta de 1784
A primeira versão de um buraco negro é anterior a Einstein em mais de um século, e chegou pelo correio. John Michell, astrónomo e clérigo inglês, calculou que uma estrela com a densidade do Sol mas 500 vezes o seu raio engoliria a sua própria luz: à superfície, a velocidade necessária para escapar seria superior à da própria luz. Publicou o cálculo numa carta em 1784.
A «estrela escura» de Michell assentava na física errada, mas mesmo assim chegou à ideia certa — uma massa tão concentrada que a luz não consegue escapar-lhe. Foram precisos quase dois séculos para que o conceito deixasse de soar como uma partida matemática.
O maior cético escreveu as próprias equações
A tentativa de Einstein, em 1939, de excluir os buracos negros é uma das grandes ironias da ciência: a teoria que defendia continuava, silenciosamente, a insistir na sua existência. A questão ficou resolvida — pelo menos matematicamente — em 1965, quando Roger Penrose provou que a relatividade geral prevê singularidades dentro de todos os buracos negros. Não eram um acaso de modelos limpos e simétricos que desapareceria no universo real e caótico. Eram a regra.
Esse resultado transformou os buracos negros de curiosidade em previsão. O que ainda faltava era um exemplar real, suspenso no céu, para os astrónomos apontarem.
Uma aposta que Stephen Hawking esperava perder
A pista começou com Cygnus X-1, uma intensa fonte de raios X na constelação do Cisne. Em 1971, vários grupos de investigação já a tinham identificado, de forma independente, como o primeiro candidato a buraco negro a obter um amplo consenso. O objeto recusava-se a comportar-se como uma estrela vulgar, e as provas tornavam-se cada vez mais sólidas.
Sólidas o suficiente, de facto, para valer uma aposta. Em 1975, Stephen Hawking e Kip Thorne fizeram uma aposta amigável sobre se Cygnus X-1 continha mesmo um buraco negro — e Hawking, que tinha passado anos a trabalhar na teoria dos buracos negros, apostou deliberadamente contra, para que perder a aposta significasse, pelo menos, ganhar em termos de física. Rendeu-se em 1990, quando as observações já deixavam pouca margem para dúvidas. Hoje, o objeto compacto em Cygnus X-1 é estimado em cerca de 21,2 vezes a massa do Sol — um objeto que nenhuma estrela comum conhecida conseguiria explicar.
Os buracos negros não são totalmente negros
O prémio de consolação de Hawking foi maior do que a aposta. Em 1974, mostrou que a teoria quântica de campos obriga os buracos negros a brilhar — ténuemente, como um corpo negro, a uma temperatura determinada pela sua gravidade superficial. Este é o efeito hoje conhecido como radiação de Hawking, e significa que um buraco negro pode, em princípio, evaporar-se lentamente.
Na prática, nenhum deles está ainda a encolher. Mesmo a classe mais pequena observada, os buracos negros estelares, absorve atualmente mais massa da radiação cósmica de fundo — o ténue resplendor remanescente do Big Bang — do que aquela que perde através da radiação de Hawking. Por agora, as contas só aumentam.
O dia em que o espaço-tempo soou como um sino
Durante cem anos, todos os testes aos buracos negros foram indiretos. Depois, no final de 2015, as colaborações LIGO e Virgo captaram a primeira deteção direta de ondas gravitacionais — um evento chamado GW150914, e simultaneamente a primeira fusão de buracos negros alguma vez observada.
Os pormenores do sinal são impressionantes. Os dois buracos negros que espiralaram um em torno do outro tinham cerca de 30 e 35 vezes a massa do Sol, e a colisão ocorreu a cerca de 1,4 mil milhões de anos-luz da Terra. Uma ondulação no espaço-tempo atravessou essa distância e ainda assim foi registada por instrumentos aqui. Seguiram-se centenas de deteções semelhantes, mas GW150914 foi o momento em que os buracos negros deixaram de ser silenciosos.
Retratos de dois monstros
Ouvir buracos negros não bastava; os astrónomos queriam ver um. A 10 de abril de 2019, o Event Horizon Telescope publicou a primeiríssima imagem direta de um buraco negro — o gigante supermassivo no núcleo da galáxia Messier 87, a brilhar como um anel de brasas em torno de um buraco no céu.
A sequela foi mais perto de casa. Em 2022, a mesma colaboração divulgou uma imagem de Sagittarius A*, o buraco negro no centro da nossa própria Via Láctea, reconstruída a partir de dados recolhidos já em 2017. Dois retratos, duas galáxias, uma física idêntica — a prova visual mais forte, até agora, de que os horizontes de eventos são lugares reais, e não mera contabilidade teórica.
O peso-pesado da porta ao lado
A primeira imagem de Sagittarius A, captada pela colaboração Event Horizon Telescope. Foto: EHT Collaboration, Wikimedia Commons, CC BY 4.0*
Sagittarius A* é o buraco negro que melhor conhecemos, e os números são maravilhosamente precisos. A sua massa ronda os 4,297 milhões de massas solares, com uma margem de apenas 0,012 milhões — uma precisão contabilística digna de um banco. Situa-se a cerca de 26.000 anos-luz de distância, e o seu tamanho medido corresponde a 51,8 milhões de quilómetros — cerca de 32,2 milhões de milhas — de diâmetro.
Esse número merece uma comparação. A Terra orbita a 150 milhões de quilómetros do Sol, e Mercúrio desce até aos 46 milhões de quilómetros no seu ponto mais próximo. Se colocássemos Sagittarius A* no lugar do Sol, a sua sombra ultrapassaria a órbita de Mercúrio — um único objeto mais largo do que a primeira faixa interior do Sistema Solar.
Um nome «excitante» e um apetite irrequieto
O asterisco em Sgr A* não é uma nota de rodapé. Foi Robert Brown quem o introduziu, em 1982: a fonte de rádio pareceu-lhe «excitante», e os físicos assinalam os estados excitados dos átomos com asteriscos. Pode ser o único objeto no céu com o nome de um estado de espírito.
O nome continua a fazer sentido. Em 2013, astrónomos que observavam com o telescópio de raios X Chandra apanharam Sgr A* a emitir uma explosão 400 vezes mais brilhante do que o seu habitual murmúrio silencioso. Mesmo um buraco negro maioritariamente adormecido, ao que parece, lembra ocasionalmente à vizinhança quem manda no centro da galáxia.