Em 1967 houve novo encorajamento para a existência de buracos negros: uma estudante de investigação de Cambridge, Jocelyn Bell, descobriu no céu objectos que emitiam pulsações regulares de ondas de rádio. Ao princípio, Bell e o seu orientador, Anthony Hewish, pensaram ter estabelecido contacto com uma civilização estranha na Galáxia! Na realidade, no seminário em que anunciaram a sua descoberta, lembro-me de que chamaram às primeiras quatro fontes a ser encontradas LGM 1-4, sendo *LGM* as iniciais de "Little Green Men" (7). Contudo, no fim, eles e todos os outros chegaram à conclusão menos romântica de que esses objectos, a que se deu o nome de *pulsares*, eram na realidade estrelas de neutrões que emitiam pulsos de ondas de rádio, devido a uma complicada interacção :, entre os seus campos magnéticos e a matéria circundante. Foram notícias más para os escritores de aventuras espaciais, mas davam uma grande esperança ao pequeno número de quantos naquela época acreditavam nos buracos negros: era a primeira prova positiva da existência de estrelas de neutrões. Uma estrela de neutrões tem um raio de cerca de vinte quilómetros, apenas algumas vezes o raio crítico com que uma estrela se torna um buraco negro. Se uma estrela podia entrar em colapso até dimensões tão pequenas, não é disparate esperar que outras estrelas possam entrar em colapso até um tamanho ainda mais pequeno e originar buracos negros.
(7) "Homenzinhos Verdes" (*N. do T.*).
Como podíamos esperar detectar um buraco negro, se pela própria definição não emite luz? Era um bocado como andar à procura de um gato preto num depósito de carvão. Felizmente, há uma maneira. Como John Michell fez notar no seu trabalho pioneiro de 1783, um buraco negro continua a exercer força gravitacional sobre os objectos próximos. Os astrónomos têm observado muitos sistemas em que duas estrelas orbitam à volta uma da outra, atraídas pela gravidade. Também observam sistemas em que há só uma estrela visível em órbita em redor de uma companheira que não se vê. Como é evidente, não se pode concluir imediatamente que a companheira seja um buraco negro: pode ser apenas uma estrela demasiado fraca para ser vista. Contudo, alguns destes sistemas, como o chamado Cygnus X-1 (Fig. 6.2), são também fontes intensas de raios X. A melhor explicação para este fenómeno é que a matéria foi aspirada da superfície da estrela visível. Ao mesmo tempo que cai em direcção à companheira invisível, desenvolve um movimento espiral (como a água a sair pelo ralo da banheira) e torna-se muito quente, emitindo raios X (Fig. 6.3). Para este mecanismo funcionar, o objecto invisível tem de ser muito pequeno, como uma anã branca, uma estrela de neutrões ou um buraco negro. :, A partir da órbita observada da estrela visível, podemos determinar a menor massa possível do objecto invisível. No caso de Cygnus X-1, esta é de cerca de seis vezes a massa do Sol, o que, segundo o resultado de Chandrasekhar, é demasiado grande para que o objecto invisível seja uma anã branca. É também uma massa demasiado grande para ser uma estrela de neutrões. Parece, portanto, que deve ser um buraco negro.
Fig. 6.2. A mais brilhante das duas estrelas perto do centro da fotografia é a Cygnus X-l que se pensa consistir num buraco negro e numa estrela normal que orbitam em torno um do outro.
fig. 6.3
Há outros modelos para explicar Cygnus X-1 que não incluem um buraco negro, mas são todos bastante rebuscados. Um buraco negro parece ser a única explicação realmente natural das observações. Apesar disso, fiz uma aposta com Kip Thorne, do Instituto de Tecnologia da Califórnia, de que, na realidade, Cygnus X-1 não contém um buraco negro! Foi uma espécie de apólice de seguro que arranjei! Tenho trabalhado muito em buracos negros, e :, todo o trabalho estaria perdido se acabássemos por verificar que não existem. Mas, nesse caso, teria a consolação de ganhar a minha aposta, o que me daria a assinatura da revista *Private Eye* durante quatro anos. Se os buracos negros existirem, Kip ganha um ano de assinatura da revista *Penthouse*. Quando fizemos a aposta em 1975, tínhamos 80% de certeza de que Cygnus X-1 era um buraco negro. Agora, diria que temos cerca de 95% de certeza, mas a aposta ainda está por decidir.
Temos também agora provas quanto a vários outros buracos negros em sistemas como Cygnus X-1 na Galáxia e em duas galáxias vizinhas chamadas Nuvens de Magalhães. O número de buracos negros, contudo, é quase de certeza muito mais elevado; na longa história do Universo, muitas estrelas devem ter gasto todo o seu combustível nuclear e entraram em colapso. O número de buracos :, negros pode muito bem ser ainda maior que o número de estrelas visíveis, que totalizam cerca de cem mil milhões só na nossa galáxia. A atracção gravitacional extra de um número tão grande de buracos negros podia explicar por que motivo a nossa galáxia roda à velocidade a que roda: a massa das estrelas visíveis é insuficiente para o justificar. Também temos algumas provas de que existe um buraco negro muito maior, com uma massa de cerca de cem mil vezes a do Sol, no centro da nossa galáxia. As estrelas da Galáxia que se aproximem demais desse buraco negro serão desfeitas pela diferença existente entre as forças gravitacionais nos seus lados próximo e afastado. Os seus resíduos, e o gás que é expelido de outras estrelas, cairão em direcção ao buraco negro. Como no caso de Cygnus X-1, o gás terá um movimento em espiral para o interior e aquecerá, embora não tanto como naquele caso. Não ficará suficientemente quente para emitir raios X, mas poderá justificar a fonte muito compacta de ondas de rádio e de raios infravermelhos que se observa no centro galáctico.
Pensa-se que buracos negros semelhantes, mas ainda maiores, com massa de cerca de cem milhões de vezes a massa do Sol, surjam no centro dos quasares. A matéria que caísse num buraco negro superdenso como esse seria a única fonte de energia suficientemente grande para explicar as quantidades enormes de energia que esses objectos emitem. À medida que a matéria entra em espiral no buraco negro, fará com que este rode no mesmo sentido, desenvolvendo um campo magnético muito parecido com o da Terra. Partículas de energia muito elevada seriam geradas perto do buraco negro pela matéria que cai dentro dele. O campo magnético seria tão forte que poderia forçar essas partículas a confluir em jactos dirigidos para fora, ao longo do eixo de rotação do buraco negro, ou seja, na direcção dos seus pólos norte e sul. Esses jactos :, são, na realidade, observados em várias galáxias e quasares.
Podemos ainda considerar a possibilidade da existência de buracos negros com massas muito menores do que a do Sol. Tais buracos negros não podiam ser formados por colapsos gravitacionais porque as suas massas estão abaixo do limite de Chandrasekhar: estrelas com massa assim baixa podem aguentar-se contra a força da gravidade mesmo quando já esgotaram o seu combustível nuclear. Buracos negros de massa reduzida só poderiam formar-se se a matéria fosse comprimida até densidades enormes, forçada por pressões exteriores muito fortes. Tais condições podiam ocorrer numa bomba de hidrogénio muito grande: o físico John Wheeler calculou que, se alguém juntasse toda a água pesada (8) de todos os oceanos do mundo, podia construir uma bomba de hidrogénio capaz de comprimir a matéria de tal modo que seria criado um buraco negro. (Claro que não ficaria ninguém para observar o fenómeno!)
(8) Água pesada é a designação da água em cujas moléculas o hidrogénio surge na sua variedade isotópica designada por deutério, mais pesada que o isótopo comum -- o prótio -- e muito mais rara.
Uma possibilidade mais viável é que esses buracos negros de massa reduzida possam ter sido formados nas altas temperaturas e pressões dos princípios do Universo. Os buracos negros teriam sido formados só se o Universo, no princípio, não tivesse sido perfeitamente liso e uniforme, porque apenas uma pequena região mais densa do que a média podia ser comprimida desta maneira para formar um buraco negro. Mas sabemos que devia haver algumas irregularidades, porque, de outro modo, a matéria do Universo continuaria a estar perfeitamente distribuída na época actual, em vez de amontoada em estrelas e galáxias. :,