Centro Multidisciplinar de Astrofísica, CENTRA, Departamento de Física, Instituto Superior Técnico, Lisboa

Buracos negros tornaram-se objectos de interesse astrofísico depois que foi mostrado que são o produto inevitável do colapso gravitacional total de uma estrela massiva ou de um aglomerado de
estrelas, em certas condições. Buracos negros fornecem a potência para os fenómenos espectaculares vistos em discos estelares emitindo raios-x, em núcleos activos de galáxias e quasares, e devem habitar, num estado quiescente, o centro de galáxias normais, como a nossa.
Buracos negros aparecem naturalmente como soluções exactas em relatividade geral. As suas propriedades teóricas, tais como estabilidade do horizonte de eventos, os teoremas não-cabelos e a física de matéria em órbita, estão bem estabelecidas.  Estes buracos negros vivem num espaço-tempo assimptoticamente plano.
Buracos negros começaram a ser importantes não só para a astrofísica, mas também para a física, depois da descoberta que, devido a processos quânticos, podem emitir radiação com uma determinada temperatura, a temperatura Hawking. Ficou também claro que eles possuem uma entropia bem definida. Assim buracos negros tornaram-se objectos sujeitos às leis da termodinâmica.
A menor escala que um buraco negro pode ter è a escala de Planck 10^-33 cm.  Qualquer objecto tem um comprimento de onda quântico associado, l_{de Broglie} , inversamente proporcional à massa. Um buracos negro massivo tem l_{de Broglie}  muito menor que o horizonte de eventos, efeitos quânticos não são importantes. Quando o raio do horizonte de eventos é da ordem de l_{de Broglie} , o buraco negro com 10^-33 cm, deve ser tratado por uma teoria quântica da gravitação.  Tal objecto aparecerá como uma partícula elementar com massa de 10^-5 gm.  Buracos negros podem assim aparecer em qualquer escala, desde a de Planck até a escalas de dimensões astrofísicas. Isto é único, todos os outros objectos têm uma escala bem definida, ou definida dentro de uma pequena faixa.
Uma vez que buracos negros são do domínio da física tornou-se claro que eles não deveriam ser estudados somente em espaço-tempos assimptoticamente planos, nem somente dentro da relatividade geral, nem somente em  4(3+1)-dimensões. Sabemos que em escalas de Planck a teoria da gravitação tem de ser quântica.  Uma teoria muito geral, que quantiza a gravidade é a teoria de cordas, que fornece várias teorias efectivas da gravitação em limites apropriados, como a de Brans-Dicke, a de Kaluza-Klein, a própria relatividade geral e outras. Buracos negros aparecem em profusão na teoria de cordas, em todas as dimensões possíveis de 2 a 11. Para dimensões maiores que 4 é necessário compactificar as dimensões extra. Para dimensões menores que 4, podem ser vistos como modelos ou, com um certo cuidado podem ser transportados para 4 dimensões.
Pretendemos nesta palestra percorrer a evolução do conceito de buraco negro, desde o seu aparecimento como objecto astrof\ii sico, passando pelo seu estudo como objecto geométrico do espaço-tempo, até ao reconhecimento da sua importância como objecto quântico da gravitação por excelência.

Grupo de Astronomia da Universidade da Madeira - 2001