Oppenheimer foi pioneiro na previsão dos Buracos Negros?

Figura 1. J. Robert Oppenheimer posando para uma foto.

Oppenheimer pode não ter sido um gênio a nível "Einstein", mas seus trabalhos sobre buracos negros mereciam um Nobel, segundo o físico e historiador David C. Cassidy (Ref.1).

Esta semana estreia o filme Oppenheimer, retratando a liderança do físico teórico J. Robert Oppenheimer (1904-1967) no Projeto Manhattan, este o qual levou ao desenvolvimento da primeira bomba atômica (1). O ator Cillian Murphy interpreta Oppenheimer e o filme é dirigido por Christopher Nolan, o mesmo de 'Batman: The Dark Night' (2008).

Apesar de ser mais conhecido pela 'aproximação Born-Oppenheimer' (1927), que ajudou a estender a mecânica quântica do ambiente estritamente atômico para moléculas e introduzir a teoria da perturbação quântica, Oppenheimer foi muito mais brilhante em um campo da Física "inimigo" da Quântica (2): Relatividade Geral.

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(1) No caso, desenvolvimento de uma bomba baseada em fissão nuclear; mais tarde, na Guerra Fria, seriam desenvolvidas bombas baseadas em fusão nuclear ("Bombas de Hidrogênio"). Sugestão de leitura: O que é uma Bomba de Hidrogênio?

(2) A Teoria Quântica entra em conflito com a Teoria da Relatividade Geral de Einstein. Entenda: Qual é a diferença entre as teorias da Relatividade Especial e da Relatividade Geral?

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Em 1939, Oppenheimer e um estudante (Hartland Snyder) publicaram um estudo predizendo que estrelas em colapso gravitacional poderiam formar buracos negros! (Ref.2) A solução Oppenheimer-Snyder para o problema relativístico modelava uma nuvem redonda homogênea colapsando em um ponto de densidade infinita (singularidade) e é considerada uma "parteira" para a noção de buracos negros (Ref.3).

Figura 2. Abstract do paper de autoria de Oppenheimer descrevendo e prevendo o colapso gravitacional de estrelas (1939). Ref.2

"Quando todas as fontes de energia termonuclear são exauridas, uma estrela suficientemente massiva irá colapsar. Exceto se fissão devido a rotação, a radiação de massa, ou a explosão de massa por radiação, reduzam a massa da estrela em uma ordem daquela do Sol, essa contração continuará indefinitivamente," era a premissa do paper de Oppenheimer publicado no Physical Review (Fig.2)

Em sua solução, Oppheimer encontrou que o tempo de colapso demoraria na ordem de um dia e que a luz da superfície da estrela encontraria ângulos cada vez mais estreitos para escape no processo - ou seja, um corpo se tornando progressivamente escuro. "[...] um observador se movendo junto da massa [estelar] não mais seria capaz de enviar um sinal da estrela; o cone dentro do qual um sinal de luz pode escapar terá se fechado inteiramente."

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Infelizmente, o estudo de Oppheimer foi ignorado. Primeiro, porque muitos achavam impossível algo colapsar a um ponto de densidade infinita. Segundo, porque a Segunda Guerra Mundial havia acabado de estourar - desmotivando inclusive Oppheimer de persistir com suas ideias, especialmente com o início do Projeto Manhattan.

A questão da singularidade só foi revisitada na década de 1960, e evidência experimental para um buraco negro só veio na década de 1990. Possivelmente Oppheimer teria ganhado um Nobel de Física caso estivesse ainda vivo nessa época.

Em 2019, astrônomos obtiveram a primeira imagem direta de um buraco negro, com máxima resolução reportada este ano. Para mais informações, acesse: Cientistas obtêm imagem com maior resolução do supermassivo buraco negro M87*

REFERÊNCIAS