Ano 2022#ciencias-natureza

Sobre o tema

Buracos negros são objetos celestes com densidade extrema, cujo campo gravitacional é tão intenso que nem a luz escapa. No entanto, a força gravitacional de um buraco negro depende apenas de sua massa e da distância, não de seu tamanho. Se o Sol fosse substituído por um buraco negro de mesma massa, os planetas continuariam a orbitar exatamente como antes, pois a força gravitacional permaneceria idêntica. Este conceito, previsto pela relatividade geral, mostra que a órbita de um corpo é determinada pela massa central, não pelo seu raio. A única diferença seria a ausência de luz e calor, tornando o sistema invisível e gelado.

Tópicos relacionados

  • Força gravitacional e massa central
  • Horizonte de eventos e raio de Schwarzschild
  • Órbitas planetárias na relatividade geral
  • Comparação entre buraco negro e estrela
  • Efeitos da substituição do Sol por buraco negro

Enunciado

Um Buraco Negro é um corpo celeste que possui uma grande quantidade de matéria concentrada em uma pequena região do espaço, de modo que sua força gravitacional é tão grande que qualquer partícula fica aprisionada em sua superfície, inclusive a luz. O raio dessa região caracteriza uma superfície-limite, chamada de horizonte de eventos, da qual nada consegue escapar. Considere que o Sol foi instantaneamente substituído por um Buraco Negro com a mesma massa solar, de modo que o seu horizonte de eventos seja de aproximadamente 3,0 km.

SCHWARZSCHILD, K. On the Gravitational Field of a Mass Point According to Einstein’s Theory. Disponível em: arxiv.org. Acesso em: 26 maio 2022 (adaptado).

Após a substituição descrita, o que aconteceria aos planetas do Sistema Solar?

Alternativas

  • A)

    Eles se moveriam em órbitas espirais, aproximando-se sucessivamente do Buraco Negro.

  • B)

    Eles oscilariam aleatoriamente em torno de suas órbitas elípticas originais.

  • C)

    Eles se moveriam em direção ao centro do Buraco Negro.

  • D)

    Eles passariam a precessionar mais rapidamente.

  • E)

    Eles manteriam suas órbitas inalteradas.

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Perguntas frequentes

O que determina a força gravitacional de um buraco negro?

A força gravitacional de um buraco negro é determinada pela sua massa e pela distância até seu centro, exatamente como para qualquer outro corpo. O raio do horizonte de eventos não afeta a força externa.

O que aconteceria com a Terra se o Sol virasse um buraco negro?

A Terra continuaria orbitando o buraco negro na mesma trajetória, pois a massa central não mudou. No entanto, a falta de luz solar tornaria a superfície extremamente fria e escura.

Qual é o raio de Schwarzschild do Sol?

O raio de Schwarzschild do Sol, que seria o horizonte de eventos se ele colapsasse em um buraco negro, é de aproximadamente 3 km. Isso é muito menor que o raio atual do Sol.

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