E se o Sol virasse um buraco negro?

O Sol espremido num buraco negro de 6 km de largura: os planetas mantêm suas órbitas, mas a luz e o calor somem

Uma hipótese: a física permite no papel, mas ninguém nunca viu. Tudo segue a teoria como ela é hoje.

Passo a passo

A mesma atração

Newton mostrou em 1687 que, fora de um corpo redondo, sua atração é a mesma que se toda a massa estivesse no centro: o teorema das cascas. A gravidade de Einstein concorda, pelo teorema de Birkhoff de 1923: fora de uma massa redonda, o espaço tem a mesma forma, faça o que fizer a massa lá dentro. Então um buraco negro de um Sol atrairia a Terra exatamente como o Sol faz hoje.

Só duas coisas mudariam: não haveria mais luz do Sol nem mais calor do Sol. O resto desta história é o que isso significaria, calculado com números medidos. Nada assim jamais aconteceu, e isso não pode acontecer com o nosso Sol.

Como isso poderia ser feito

A natureza não consegue fazer isso com o Sol. Buracos negros nascem quando uma estrela de mais de uns 20 sóis esgota seu combustível e seu núcleo desaba sobre si mesmo. O que sobra precisa pesar mais de uns 2,3 sóis, senão para como estrela de nêutrons: a mais pesada conhecida, PSR J0952−0607, tem 2,35 sóis (Romani e outros, 2022).

Então isto é um experimento mental: o Sol é simplesmente trocado por um buraco negro de mesma massa. Espremê-lo de verdade liberaria centenas de vezes mais energia do que o Sol emite em toda a sua vida; isso fica de fora aqui. A imagem mostra o encolhimento numa escala variável.

Oito minutos de sol

A Terra sentiria antes uma mudança na atração? As mudanças da gravidade também viajam à velocidade da luz: em 2017 as ondas gravitacionais da colisão de estrelas de nêutrons GW170817 chegaram menos de dois segundos depois da sua luz, após 130 milhões de anos de viagem. Mas aqui não há mudança a enviar: o buraco atrai do mesmo jeito que o Sol.

A Lua e os planetas só brilham com a luz do Sol, então também se apagariam, cada um quando sua última luz refletida chegasse até nós: a Lua menos de três segundos depois do Sol, Júpiter mais de uma hora depois e Netuno cerca de 8 horas depois.

Um céu negro

Sem luz do sol para espalhar, o ar não brilha mais em azul, então o céu de dia é tão negro quanto à noite. A Lua sumiria, notada só onde esconde estrelas. O buraco é pequeno demais para aparecer na imagem, por isso seu lugar está marcado.

O frio

A rapidez com que chega lá é calculada com um modelo simples: rocha que traz calor de baixo e ar acima dela que deixa o calor escapar para o espaço. O efeito estufa enfraquece à medida que o frio congela o vapor d'água, e depois o dióxido de carbono, tirando-os do ar. Os ventos que trazem calor do mar, que no começo retardariam o resfriamento da terra, ficam de fora.

O mar congela

Então o mar não congelaria por inteiro em um ano nem em um século: sob uma tampa de gelo, a água líquida duraria dezenas de milhares de anos. As temperaturas e a espessura do gelo são as deste modelo, e um modelo mais completo poderia dar valores um pouco diferentes.

Vida no escuro

A vida na superfície, que depende do alimento que as plantas fazem com a luz do sol, acabaria em poucos meses. Mas há vida que nunca precisou do Sol: ela se alimenta de substâncias químicas da rocha, no fundo do mar e nas profundezas do subsolo.

Em 1977 o submarino Alvin encontrou fontes termais no fundo do Pacífico perto das ilhas Galápagos, cheias de vermes tubulares gigantes, mariscos e caranguejos. Eles vivem de micróbios que tiram sua energia do sulfeto de hidrogênio da água que sobe da rocha, não da luz.

Muitos desses micróbios, e os animais, ainda respiram oxigênio feito pelas plantas com a luz do sol e dissolvido no mar. Sem o Sol, não se faria mais, então os animais maiores das fontes morreriam à medida que ele acabasse. Os micróbios que não precisam de oxigênio continuariam.

Mais fundo ainda, em 2008 uma bactéria, Desulforudis audaxviator, foi encontrada vivendo sozinha a 2,8 km de profundidade numa mina de ouro da África do Sul, alimentada por água quebrada pela radioatividade da rocha (Chivian e outros). Uma vida assim poderia continuar no escuro por milhões de anos.

De perto

Os buracos negros fotografados pelo Event Horizon Telescope, M87* em 2019 e Sagitário A* em 2022, mostram um anel de luz porque gás cai neles e é aquecido. Em volta do buraco do Sol o espaço estaria quase vazio, então ele não brilharia: só seria visto por como curva o céu.

A curvatura da luz das estrelas na imagem segue a relatividade geral, raio por raio. As estrelas em si são desenhadas, e o céu aparece mais claro do que seria, como para olhos bem acostumados ao escuro.

Esticado

Mais perto, ele puxaria um corpo num fio longo e fino, o que os astrônomos chamam de espaguetificação, muito antes de chegar ao horizonte. Onde ficava a superfície do Sol, a 696.000 km, o esticão é menos de um milionésimo da gravidade da Terra: a maré depende de quão perto você está, não de quão pequeno é o buraco.

Buracos grandes são mais suaves na borda. No horizonte de Sagitário A*, quatro milhões de vezes mais pesado, o esticão numa pessoa é bem menor que a gravidade da Terra, e daria para atravessá-lo sem sentir nada. Os anéis na imagem marcam onde o esticão é uma e dez vezes a gravidade da Terra.

O que vai acontecer de verdade

Uma estrela só vira buraco negro se nascer com mais de umas 20 vezes a massa do Sol. O Sol, em vez disso, vai esgotar o hidrogênio do seu núcleo, inchar até umas 200 vezes a sua largura e soltar suas camadas externas. Seu núcleo quente vai sobrar como uma anã branca, mais ou menos do tamanho da Terra, esfriando devagar por trilhões de anos.

A Terra vai continuar girando em volta dela, se não for engolida pela gigante vermelha antes, e o céu noturno terá uma pequena estrela branca se apagando no lugar de um Sol. A simulação A morte do Sol, em Fenômenos, mostra como ele vai terminar de verdade.

O buraco negro mais próximo conhecido, Gaia BH1, fica a 1.560 anos-luz (El-Badry e outros, 2023). Ele é dez vezes mais pesado que o Sol, e uma estrela parecida com o Sol gira em volta dele, assim como a Terra giraria em volta de um Sol transformado em buraco negro.