Um buraco negro é uma região do espaço-tempo exibindo aceleração gravitacional tão forte que nada - nenhuma partícula ou mesmo radiação eletromagnética como a luz - pode escapar dela. A teoria da relatividade geral prevê que uma massa suficientemente compacta pode deformar o espaço - tempo para formar um buraco negro.
O limite da região da qual não é possível escapar é chamado de horizonte de eventos.. Embora o horizonte de eventos tenha um enorme efeito sobre o destino e as circunstâncias de um objeto que o cruza, nenhuma característica localmente detectável parece ser observada. De muitas maneiras, um buraco negro age como um corpo negro ideal , pois não reflete a luz.
Além disso, a teoria quântica de campos no espaço-tempo curvo prevê que os horizontes de eventos emitem radiação de Hawking , com o mesmo espectro de um corpo negro de uma temperatura inversamente proporcional à sua massa. Essa temperatura é da ordem de bilionésimos de um kelvin para buracos negros de massa estelar , tornando-a essencialmente impossível de ser observada.
Objetos cujos campos gravitacionais são muito fortes para a luz escapar foram considerados pela primeira vez no século 18 por John Michell e Pierre-Simon Laplace .
A primeira solução moderna da relatividade geral que caracterizaria um buraco negro foi encontrada por Karl Schwarzschild em 1916, embora sua interpretação como uma região do espaço da qual nada pode escapar tenha sido publicada por David Finkelstein em 1958.
Os buracos negros eram longos considerada uma curiosidade matemática; foi durante a década de 1960 que o trabalho teórico mostrou que eles eram uma previsão genérica da relatividade geral. A descoberta de estrelas de neutrões por Jocelyn Bell Burnellem 1967, despertou o interesse em objetos compactos gravitacionalmente colapsados como uma possível realidade astrofísica.
Espera-se que os buracos negros de massa estelar se formem quando estrelas muito massivas colapsam no final do seu ciclo de vida. Depois que um buraco negro se formou, ele pode continuar crescendo absorvendo a massa de seus arredores. Ao absorver outras estrelas e se fundir com outros buracos negros, buracos negros supermassivos de milhões de massas solares ( M ☉ ) podem se formar. Existe um consenso geral de que buracos negros supermassivos existem nos centros da maioria das galáxias .
Apesar de seu interior invisível, a presença de um buraco negro pode ser inferida através de sua interação com outras matérias e com radiação eletromagnética , como a luz visível. A matéria que cai em um buraco negro pode formar um disco de acreção externo aquecido pelo atrito, formando alguns dos objetos mais brilhantes do universo . Se houver outras estrelas orbitando um buraco negro, suas órbitas podem ser usadas para determinar a massa e a localização do buraco negro. Tais observações podem ser usadas para excluir possíveis alternativas, como estrelas de nêutrons.
Desta forma, os astrônomos identificaram numerosos candidatos a buracos negros estelares em sistemas binários e estabeleceram que a fonte de rádio conhecida como Sagitário A *, no centro da galáxia Via Láctea , contém um buraco negro supermassivo de cerca de 4,3 milhões de massas solares .
Em 11 de fevereiro de 2016, a colaboração LIGO anunciou a primeira detecção direta de ondas gravitacionais , que também representou a primeira observação de uma fusão de buraco negro.
Em dezembro de 2018 , onze eventos de onda gravitacional foram observados que se originaram de dez buracos negros em fusão (junto com uma fusão de estrelas de nêutrons binárias ).
Em 10 de abril de 2019, a primeira imagem direta de um buraco negro e sua vizinhança foi publicada, seguindo as observações feitas pelo telescópio Horizon em 2017 sobre o buraco negro supermassivo em Messier 87 .centro galáctico
