Questão 123 do ENEM 2022 — Física
Um Buraco Negro é um corpo celeste que possui uma grande quantidade de matéria concentrada em uma pequena região do espaço, de modo que sua força gravitacional é tão grande que qualquer partícula fica aprisionada em sua superfície, inclusive a luz. O raio dessa região caracteriza uma superfície-limite, chamada de horizonte de eventos, da qual nada consegue escapar. Considere que o Sol foi instantaneamente substituído por um Buraco Negro com a mesma massa solar, de modo que o seu horizonte de eventos seja de aproximadamente 3,0 km.
SCHWARZSCHILD, K. On the Gravitational Field of a Mass Point According to Einstein’s Theory. Disponível em: arxiv.org. Acesso em: 26 maio 2022 (adaptado).
Após a substituição descrita, o que aconteceria aos planetas do Sistema Solar?
Resolução comentada
Pelo teorema das cascas (gravitação), o campo gravitacional fora de um corpo esférico depende apenas de sua massa e da distância ao seu centro, não do seu tamanho. Como o Sol viraria um buraco negro com a mesma massa, e os planetas estão muito além do horizonte de eventos de 3 km, suas órbitas permaneceriam inalteradas.
A opção que descreve uma trajetória espiral em direção ao buraco negro é tentadora porque associamos buracos negros a “sugar” tudo ao redor, mas isso só ocorreria se algo cruzasse o horizonte de eventos; à distância dos planetas, a força gravitacional é exatamente a mesma de antes.