A sombra é o mesmo que o horizonte de eventos?

Não. O horizonte é a superfície de onde não saem matéria nem luz. A sombra é maior (cerca de 2,6 raios do horizonte): a luz de trás é capturada ou muito curvada, e vemos uma silhueta escura. Observa-se a sombra, não o horizonte em si.

Por que a sombra é um círculo perfeito?

Assim aparece um buraco distante, sem rotação, de Schwarzschild. Num buraco em rotação (de Kerr) a sombra fica um pouco assimétrica pelo arrastamento de referenciais. O círculo ficou para destacar a dependência da massa.

Que anel brilhante é esse?

O anel de fótons esquemático: a luz segue órbitas circulares instáveis perto da esfera de fótons. A radiação do fluxo de acreção pode dar várias voltas no buraco e se somar num anel brilhante — como na imagem de M87*.

Quão perto isso fica das imagens do Telescópio do Horizonte de Eventos?

A geometria é a mesma: sombra escura e anel brilhante. Imagens reais pedem o cálculo da acreção na relatividade geral, o reforço Doppler e a rotação. Aqui se isolou só o efeito de lente gravitacional.

Sombra de um buraco negro

Silhueta e anel estilizado; Rₛ cresce com a massa — não é o traçado completo de raios na relatividade geral.

Sobre o modelo

A sombra de um buraco negro é a silhueta escura sobre o fundo de radiação, não o próprio horizonte de eventos. Num buraco sem rotação (de Schwarzschild) o raio de Schwarzschild é R_s = 2GM/c². O parâmetro de impacto crítico da luz é b_crít = (3√3 / 2) R_s: raios com b menor caem atrás do horizonte; com b maior, desviam-se. A sombra observada é um disco escuro de raio cerca de 2,6 R_s; em volta, um anel de fótons estilizado (raios que deram várias voltas). Não se calcula o traçado completo de raios na relatividade geral nem a rotação (métrica de Kerr): o tamanho da sombra cresce de modo linear com a massa. É um esquema dos traços principais das imagens do Telescópio do Horizonte de Eventos, não a magnetoidrodinâmica da acreção.

Para quem: Ensino médio avançado e início da graduação: relatividade geral, buracos negros.

Conceitos-chave

raio de Schwarzschild
esfera de fótons
horizonte de eventos
parâmetro de impacto
lente gravitacional
relatividade geral
sombra de um buraco negro

Como funciona

Um buraco negro sem rotação tem raio de Schwarzschild Rₛ = 2GM/c². A sombra observada é cerca de algumas vezes essa escala, conforme a rotação e o ângulo de observação. O anel famoso é a luz do fluxo de acreção, desviada por lente gravitacional em torno do buraco.

Perguntas frequentes

A sombra é o mesmo que o horizonte de eventos?: Não. O horizonte é a superfície de onde não saem matéria nem luz. A sombra é maior (cerca de 2,6 raios do horizonte): a luz de trás é capturada ou muito curvada, e vemos uma silhueta escura. Observa-se a sombra, não o horizonte em si.
Por que a sombra é um círculo perfeito?: Assim aparece um buraco distante, sem rotação, de Schwarzschild. Num buraco em rotação (de Kerr) a sombra fica um pouco assimétrica pelo arrastamento de referenciais. O círculo ficou para destacar a dependência da massa.
Que anel brilhante é esse?: O anel de fótons esquemático: a luz segue órbitas circulares instáveis perto da esfera de fótons. A radiação do fluxo de acreção pode dar várias voltas no buraco e se somar num anel brilhante — como na imagem de M87*.
Quão perto isso fica das imagens do Telescópio do Horizonte de Eventos?: A geometria é a mesma: sombra escura e anel brilhante. Imagens reais pedem o cálculo da acreção na relatividade geral, o reforço Doppler e a rotação. Aqui se isolou só o efeito de lente gravitacional.

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