Calculadora do Raio de Schwarzschild

A calculadora do raio de Schwarzschild da Omni permite que você obtenha a aceleração gravitacional na superfície de um buraco negro, também chamado de horizonte de eventos. Devido à natureza dos buracos negros, podemos calcular o horizonte de eventos e a gravidade do buraco negro apenas usando a sua massa. Também explicaremos a seguir o que é o raio de Schwarzschild e o que significa a equação do buraco negro.

Em termos simples, um buraco negro é o que acontece com uma estrela quando sua massa é tão grande que nada pode impedir que sua gravidade interna comprima todos os materiais que a compõem. Quando isso acontece, a densidade de massa e a força gravitacional dentro do buraco negro são tão fortes que as leis da física, como as conhecemos, não conseguem mais explicar o que acontece lá. O campo gravitacional dentro de um buraco negro é tão forte que nem mesmo a luz consegue escapar dele (daí vem o termo “buraco negro”). A separação entre a região onde sabemos como as coisas funcionam e a região onde não sabemos é chamada de horizonte de eventos e, em um buraco negro, também é conhecida como raio de Schwarzschild.

Apesar de tudo isso, um buraco negro se comporta como qualquer outro objeto massivo quando visto de longe. Um buraco negro atrai outros objetos com massa com uma força que pode ser calculada usando nossa calculadora de força gravitacional. Outra grandeza utilizada para estudar objetos massivos é o campo gravitacional ou aceleração gravitacional, sendo esta, a aceleração que qualquer objeto experimenta devido à presença de outros objetos que possuem massa, nesse caso, um buraco negro.

Em uma situação cotidiana, você pode calcular facilmente a aceleração gravitacional simplesmente usando a calculadora de força gravitacional e definindo uma das massas como 1 kg. Essa é a abordagem válida para calcular a gravidade sobre um objeto teste ou a gravidade do buraco negro sobre um ponto distante da sua superfície. No entanto, há uma região de interesse especial para os buracos negros chamada de horizonte de eventos ou raio de Schwarzschild (que entendemos como a superfície do buraco negro). Essa região é exatamente onde esta calculadora se torna mais útil para calcular a gravidade do buraco negro.

Vejamos agora qual é a importância do horizonte de eventos e como nossa calculadora de raio de Schwarzschild funciona.

O horizonte de eventos é um conceito muito importante quando falamos de buracos negros. Nesta calculadora de raio de Schwarzschild, podemos calcular facilmente onde ele está localizado. O horizonte de eventos é o ponto (ou um conjunto de pontos) no espaço que divide duas áreas que não podem se comunicar. No caso de um buraco negro, é o ponto em que a velocidade de escape é a mesma que a velocidade da luz c.

Para saber mais sobre a velocidade de escape, você pode consultar nossa calculadora de velocidade de escape 🇺🇸, mas, resumindo, é a velocidade necessária para se afastar da atração gravitacional de um objeto. O horizonte de eventos de um buraco negro divide os pontos na região do espaço onde a luz ainda pode escapar da atração de um objeto tão massivo dos pontos em que nada, nem mesmo a luz, pode resistir à atração do buraco negro. Isso significa que, na prática, tudo o que cai dentro do horizonte de eventos está “perdido para sempre” e nunca mais poderá ser recuperado (embora algumas pesquisas sugiram que pode haver exceções a esta regra).

Devido a esse efeito, o horizonte de eventos é geralmente considerado informalmente como a superfície de um buraco negro. O horizonte de eventos em um buraco negro também é chamado de raio de Schwarzschild, em homenagem ao físico que introduziu este conceito pela primeira vez. Para um buraco negro sem rotação, ele depende apenas da massa do buraco negro, tornando nossa calculadora de raio de Schwarzschild muito fácil de usar, pois você precisa de apenas um parâmetro para fazer os cálculos.

Esta ferramenta é composta por três parâmetros diferentes, que estão relacionados de tal forma que apenas um é necessário para que você calcule os demais. O cenário típico seria você inserir a massa do buraco negro e obter como resultados o raio do horizonte de eventos (raio de Schwarzschild) e a gravidade do buraco negro nesse ponto. Nossa calculadora trabalha em diferentes direções, portanto, você pode ter o raio de Schwarzschild ou a gravidade do buraco negro na superfície como um valor de entrada e obter os outros dois parâmetros restantes na equação. Dêmos uma olhada agora na equação do buraco negro:

g = G ⋅ M / r²

Os parâmetros da equação do buraco negro são:

1. M: massa do buraco negro. Normalmente, é um número muito grande, expresso em milhares de massas solares.

2. r: raio de Schwarzschild / horizonte de eventos / raio do buraco negro. Esse parâmetro é calculado usando a mesma equação da calculadora de velocidade de escape, onde a velocidade da luz no vácuo e a massa mencionada são aplicadas para obter a distância na qual a velocidade de escape é exatamente c.

3. g: gravidade do buraco negro na superfície. Esse é o valor do campo gravitacional no horizonte de eventos. Ele é calculado pela mesma equação da calculadora de força gravitacional, definindo uma das massas como 1 kg e a outra como a massa do buraco negro e considerando a distância r como o raio de Schwarzschild.

4. G: constante da gravitação universal, 6,67430 × 10⁻¹¹ N⋅m²⋅kg⁻²

Nós também podemos determinar o raio de Schwarzschild a partir da seguinte equação:

‌r = 2 · G · M/c²

onde c é a velocidade da luz no vácuo (≈ 2,99 × 10⁸ m/s).

Se você quiser saber mais sobre buracos negros, confira nossa calculadora de temperatura do buraco negro 🇺🇸.