No Interior da Nossa Galáxia

Na maioria dos casos, os buracos negros seriam bastante pequenos e não produziriam radiação suficiente para permitir que nossos instrumentos detectassem qualquer coisa estranha em seus centros. Por outro lado, alguns buracos negros podem ser tão grandes que os discos de acréscimo em suas imediações sejam constituídos por estrelas intatas que virtualmente colidam em órbita e sejam finalmente engolidas inteiras — o que torna as regiões nas imediações do buraco negro extraordinariamente luminosas e brilhantes pela radiação energética.

Ademais, a matéria que cai num buraco negro pode liberar até 10 por cento ou mais de sua massa sob a forma de energia, enquanto a radiação comum das estrelas comuns, através de fusão no centro, é o resultado da conversão de apenas 0,7 por cento de massa ou energia.

Em tais condições, não é surpreendente que os quasares sejam tão pequenos e, no entanto, tão luminosos. Pode-se também entender por que eles escurecem e reacendem. Isso dependeria do modo irregular em que a matéria espiralaria para dentro. Às vezes, imensas porções de matéria poderiam entrar; em outras, pelo contrário, fá-lo-iam quantidades bastante pequenas.

Segundo estudos realizados em 1978, relativos à radiação de raios X espaciais, considera-se possível que uma típica galáxia de Seyfert contenha buracos negros centrais com massas de 10 a 100 milhões de vezes maiores que a do Sol. Os buracos negros do centro de quasares devem ser consideravelmente maiores, com massas 1 bilhão (ou mais) de vezes maiores que a do Sol.

Mesmo galáxias que não são Seyfert podem ser desse tipo, se forem suficientemente grandes. Existe uma galáxia conhecida como M87, por exemplo, que tem uma massa talvez cem vezes maior que a nossa via-láctea e contém talvez 30 trilhões de estrelas. Ela pertence a um imenso aglomerado galáctico que faz parte da constelação de Virgem e está a 65 milhões de anos-luz daqui. A galáxia M87 possui um centro muito ativo, com menos (talvez muito menos) de 300 anos-luz de diâmetro, em comparação com o diâmetro de 300 000 anos-luz da galáxia inteira. Mais: parece existir um jato de matéria espraiando-se do centro para além dos limites da galáxia.

Em 1978, astrônomos apresentaram um relatório de estudos sobre o brilho do centro em comparação com as regiões mais externas e o grau de velocidade com que as estrelas pareciam se mover perto do centro da galáxia.

Os resultados desse estudo levaram à hipótese de que há um enorme buraco negro no centro daquela galáxia, com massa igual a 6 bilhões de vezes a massa do Sol. Mesmo assim, esse buraco negro representa apenas 1/2 500 da massa da galáxia M87.

NO INTERIOR DA NOSSA GALÁXIA

Está claro que o buraco negro no centro da galáxia M87 e os buracos negros nos centros das galáxias de Seyfert e dos quasares não podem constituir perigo para nós. Os 65 milhões de anos-luz que nos separam do buraco negro M87 e as distâncias ainda maiores que nos separam das galáxias de Seyfert e dos quasares favorecem isolamento mais que satisfatório contra a ameaça dos buracos negros. Além do mais, os quasares estão todos se afastando de nós a velocidades altíssimas, de um a nove décimos da velocidade da luz; até a galáxia M87 está se afastando de nós a velocidade respeitável.

De fato, já que o universo está se expandindo, todos os buracos negros localizados em qualquer lugar fora de nosso grupo local estão sendo afastados de nós rápida e constantemente. Eles não podem de modo algum nos afetar até o fim do período de contração — a catástrofe definitiva.

Mas o que pensar das galáxias de nosso próprio grupo local, as quais permanecerão em nossa vizinhança independentemente de quanto o universo se expanda? Será que as galáxias de nosso grupo local poderiam conter buracos negros? Poderiam. Nenhuma das galáxias do grupo local, afora a nossa própria, mostra quaisquer sinais de atividade suspeita em seus centros, e os membros pequenos não são, de qualquer forma, capazes de apresentar buracos negros. A galáxia de Andrômeda, que é um pouquinho maior que a nossa via-láctea, pode muito bem possuir um buraco negro relativamente grande em seu centro, e ela certamente não vai se afastar muito de nós. Nem se aproximar muito.

E a nossa própria galáxia? Há atividade suspeita em seu centro. A via láctea não é uma galáxia realmente ativa no sentido que o são M87, as Seyfert ou os quasares, mas seu centro está muito mais próximo de nós que o centro de qualquer outra galáxia no universo. Ao passo que o quasar mais próximo está a 1 bilhão de anos-lu2, M87 a 65 milhões de anos-luz e a galáxia de Andrômeda a 2,3 milhões de anos-luz daqui, o centro de nossa galáxia está a 32 000 anos-luz de nós. É óbvio que poderíamos detectar mais prontamente uma pequena atividade em nossa própria galáxia que em qualquer outra.

A atividade de um objeto de 40 anos-luz de largura, exatamente no centro de nossa galáxia, é grande o suficiente para cogitarmos da possibilidade de um buraco negro. Alguns astrônomos estão mesmo tendendo a estimar uma massa 100 milhões de vezes maior que a do Sol para um certo buraco negro existente no centro de nossa galáxia.

Tal buraco negro possui apenas 1/60 da massa do buraco negro que se crê existir no centro da galáxia M87; por outro lado, nossa galáxia é muito menos maciça que aquela. Nosso buraco negro teria aproximadamente 1/1500 da massa de nossa galáxia. Proporcionalmente ao tamanho da galáxia que o contém, nosso buraco negro seria 1,6 vez maior que o da M87.

Será que o buraco negro no centro de nossa galáxia da via-láctea representa uma ameaça para nós? Se sim, quão iminente é ela?

Poderíamos fazer a seguinte análise: nossa galáxia foi formada logo após a grande explosão. O buraco negro central deve ter se formado antes do resto da galáxia. Digamos que ele foi formado 1 bilhão de anos depois da grande explosão, ou seja, 14 bilhões de anos atrás. Nesse caso, o buraco negro levou 14 bilhões de anos para engolir 1/1 500 de nossa galáxia. Nesse ritmo, ele levará cerca de 21 000 bilhões de anos para engolir a galáxia inteira; ora, até lá, ou a catástrofe da morte pelo calor ou, mais provavelmente (creio eu), a catástrofe do próximo ovo cósmico já terá dado conta de nós.

Mas é correto dizer “nesse ritmo”? Afinal de contas, quanto mais um buraco negro cresce, mais indiscriminadamente engolfa a matéria à sua volta.

Ele poderia levar 14 bilhões de anos para engolir 1/1 500 de nossa galáxia e apenas 1 bilhão de anos para completar o serviço.

Por outro lado, a capacidade de o buraco negro engolfar matéria depende também da densidade da matéria existente nos arredores. À medida em que cresce o buraco negro no centro de qualquer galáxia, ele vai eficientemente absorvendo as estrelas localizadas nos núcleos galácticos e, finalmente, formando o que se poderia chamar uma “galáxia oca”, com um núcleo vazio exceto pelo gigantesco buraco negro central e com massa de até 100 bilhões de vezes a de nosso Sol, ou até 1 trilhão de vezes, numa grande galáxia. O diâmetro de tais buracos negros mediria de 0,1 a 1 ano-luz.

Mesmo assim, as demais estrelas nos arredores da galáxia estariam orbitando à volta daquele buraco negro central com relativa segurança. De vez em quando, uma estrela, sob a influência de outras, teria sua órbita alterada de tal modo que ela se aproximaria demasiadamente do buraco negro e seria capturada, mas isso seria um incidente raro que, com o tempo, escassearia ainda mais. Para a maioria delas, circular o buraco negro central não representaria maior perigo que a translação terrestre. Afinal de contas, se por qualquer razão a Terra se aproximasse excessivamente do Sol, seria por ele tragada exatamente como por um buraco negro.

Na verdade, mesmo que o buraco negro no centro da galáxia absorvesse o núcleo e deixasse a galáxia oca, não o perceberíamos exceto pelo declínio em atividade radiante, à medida em que cada vez menos material espiralasse para o interior do buraco negro. O centro da galáxia está oculto por vastas nuvens de poeira e aglomerados estelares na direção da constelação de Sagitário; se fosse esvaziado, não poderíamos ver nenhuma mudança.

Se o universo fosse aberto, poderíamos imaginar a expansão futura como aquela em que todas as galáxias seriam ocas; uma série de superburacos negros, cada um deles rodeado por um tipo de cinturão estelar se dirigindo para a morte pelo calor.

É possível, contudo, haver buracos negros em nossa galáxia em outro lugar que não o centro e, portanto, mais perto de nós?

Consideremos os aglomerados globulares. Eles consistem em grupos estelares esféricos e firmemente coesos, com um máximo de 100 anos-luz de diâmetro. Dentro desse volume relativamente pequeno concentram-se de 100.000 a 1 milhão de estrelas. Um aglomerado globular é mais ou menos como uma porção separada do núcleo galáctico, muito menor que o núcleo, naturalmente, e não tão firmemente condensado. Tem-se detectado mais de cem deles, distribuídos num halo esférico ao redor do centro galáctico. (Sem dúvida, outras galáxias também têm halos de aglomerados globulares.) Os astrônomos detectaram atividades de raios X no centro de numerosos aglomerados desse tipo, e não é nem um pouco difícil supor-se que os mesmos processos que originaram buracos negros nos centros das galáxias poderiam igualmente originar buracos negros nos centros dos aglomerados globulares.

Os buracos negros de aglomerados não seriam tão grandes quanto os de centros galácticos, mas poderiam ser mil vezes mais maciços que o nosso Sol. Embora sendo menores que o grande buraco negro galáctico, poderiam eles colocar-nos em perigo mais imediato? No presente momento, certamente não. O aglomerado globular mais próximo de nós é o Ômega de Centauro, que dista uns seguros 22 000 anos-luz.

Até agora, pois, a falha tem sido nossa. Descobertas astronômicas desde 1963 demonstram que os centros de galáxias e de aglomerados globulares são zonas ativas, violentas e hostis à vida. São locais onde a catástrofe já chegou, no sentido em que a vida em quaisquer planetas em tais áreas seria destruída diretamente, pela absorção por um buraco negro, ou indiretamente, pelo banho mortal de radiação resultante de tal atividade.

Poderíamos, todavia, dizer que, na verdade, jamais houve qualquer coisa lá para sofrer uma catástrofe, pois que é altamente improvável que, sob tais condições, a vida tenha sequer surgido lá. Nós, porém, existimos na calma fronteira de uma galáxia onde as estrelas estão espaçadamente espalhadas.

Portanto, a catástrofe dos buracos negros não é para nós.

Mas, atenção! Será possível que mesmo aqui na fronteira da galáxia existam buracos negros? Não há, em nossa vizinhança, grandes aglomerados dentro dos quais os buracos negros pudessem se formar, mas pode haver suficiente massa, concentrada em estrelas distintas, para

formar um buraco negro {16}. Devemos perguntar, pois, se algumas estrelas gigantes perto de nós formaram buracos negros. Se sim, onde estão eles? São perigosos?

Parece existir uma frustrante fatalidade relacionada com os buracos negros. O que vemos diretamente não é o buraco negro, mas a irradiação do “grito mortal” da matéria sendo absorvida por ele. O grito mortal é alto quando um buraco negro é circundado de matéria que pode capturar, mas a matéria que o circunda oculta as imediações do buraco negro. Se há pouca matéria ao redor do buraco negro de forma a nos possibilitar ver suas imediações, também há pouca matéria caindo nele e o grito mortal é fraco; conseqüentemente, somos levados a não tomar conhecimento da existência do buraco negro.

Entretanto, há uma possibilidade conveniente. Cerca de metade das estrelas no universo parece existir aos pares (“sistemas binários”), girando uma ao redor da outra. Se ambas as estrelas são grandes, uma delas pode ser convertida num buraco negro em algum estágio de sua evolução, e a matéria da estrela companheira poderia, pouco a pouco, ser absorvida pelo buraco negro vizinho. Isso produziria a radiação, sem obscurecer o buraco negro indevidamente.

A fim de, detectar possíveis situações desse tipo, os astrônomos vêm vasculhando o céu em busca de fontes de raios X e tentando analisar cada uma delas, procurando alguma que estivesse nas proximidades e que não poderia ser explicada por nada menos que um buraco negro. Por exemplo, uma fonte de raios X que mudasse sua intensidade de modo irregular seria mais capaz de ser um buraco negro que uma outra, cuja intensidade fosse constante ou mudasse de modo regular.

Em 1969, um satélite detector de raios X foi lançado da costa do Quênia no quinto aniversário da independência desse país. O satélite foi denominado Uhuru, da palavra suaili para “liberdade”. Ele deveria pesquisar fontes de raios X em sua órbita além da atmosfera terrestre — isso era necessário porque a atmosfera absorve raios X, não permitindo que estes alcancem qualquer instrumento detector de raios X na superfície da Terra.

O Uhuru detectou 161 fontes de raios X, metade delas em nossa própria galáxia. Em 1971, o Uhuru observou uma brilhante fonte na constelação de Cygnus, isto é, Cisne — e a fonte denominada “Cygnus X-1”

— e detectou uma mudança irregular de intensidade. A atenção geral foi enfocada em Cygnus X-1; foi detectada também uma radiação de microondas. As microondas possibilitaram a localização precisa da fonte e descobriu-se que ela estava muito próxima de uma estrela, mas não na própria estrela. A estrela era a HD-226868, uma estrela azul grande e quente e trinta vezes mais maciça que o Sol. A estrela estava claramente circulando numa órbita com período de cinco, seis dias — dado indicativo de que a outra estrela era talvez de cinco a oito vezes mais maciça que o Sol.

A estrela companheira não pode ser vista, muito embora seja uma fonte de intensos raios X, o que, considerando sua massa e o conseqüente brilho deduzido, não seria o caso, se ela fosse uma estrela normal. Ela deve, portanto, ser uma estrela contraída, e é maciça demais para se contrair em algo menos que um buraco negro. Se assim é, ela é muito menor que os buracos negros até aqui discutidos, aqueles cujas massas são milhares, milhões e até bilhões de vezes maiores que as do Sol. Esta tem, no máximo, oito vezes a massa do Sol.

Está, todavia, mais perto que quaisquer outras. Estima-se que Cygnus X-1 dista apenas 10 000 anos-luz, menos que um terço da distância do centro galáctico e menos que metade da distância do aglomerado globular mais próximo.

Em 1978, um sistema binário similar foi localizado na constelação de Escorpião. A fonte de raios X dessa região, registrada como V86lSco, pode representar um buraco negro com massa doze vezes maior que a do Sol, e está a 5 000 anos-luz daqui.

Podemos corretamente argumentar que 5 000 anos-luz ainda é distância adequada e segura. Podemos ainda argumentar que é bastante improvável que haja buracos negros mais próximos que isso. As estrelas que produzem buracos negros são tão poucas, que é improvável que uma delas esteja perto de nós sob condições de permanecer despercebida. Se estivesse perto o suficiente, mesmo quantidades mínimas de matéria que lá caíssem produziriam intensidades de raios X detectáveis.

Esses buracos negros próximos, porém, apresentam um perigo que os outros não oferecem. Vejamos: todos os buracos negros de galáxias fora de nosso grupo local estão particularmente afastados e constantemente se afastando mais por causa da expansão do universo. Todos os buracos negros de galáxias que não a nossa, mas pertencentes ao grupo local, estão afastados; e assim permanecem. Embora não se afastem apreciavelmente, também não se aproximam. O buraco negro no centro de nossa galáxia naturalmente está mais perto de nós que qualquer buraco negro em qualquer outra galáxia, mas ele também mantém sua distância, porque o Sol se move à sua volta em órbita quase circular.

No entanto, os buracos negros de nossa galáxia que não estão em seu centro se movem a seu redor como o fazemos. Todos nós temos nossas órbitas e no processo de realizá-las esses buracos negros podem se afastar ou se aproximar de nós. Na realidade, metade do tempo eles tendem a executar a segunda alternativa — a aproximação.

A que distância? Qual o risco?

É hora de passarmos das catástrofes do primeiro grau, que afetam o universo em geral, para as catástrofes do segundo grau, que afetam particularmente o nosso sistema solar.