O buraco negro tem este nome porque sua gravidade é tão intensa que nem a luz escapa dele, e portanto não podemos obter informações de seu interior. O limite observável em torno do buraco negro corresponde ao horizonte de eventos. A matéria que é capturada para dentro deste horizonte desaparece, aumentando a massa do buraco negro. Acredita-se que esta matéria acabe se concentrando num ponto para dentro do horizonte de eventos, de densidade infinita.
Buracos negros são considerados a fase final de uma estrela de grande massa (maior que 5 vezes a massa do Sol), sendo chamados, inclusive, de sua "morte". Estrelas são astros estáveis durante a maior parte de sua "vida" em que agem forças opostas de pressão interna e gravidade, mantidas em equilíbrio. No seu núcleo ocorrem constantes reações nucleares de fusão de núcleos de hidrogênio em hélio.
Quando todo o hidrogênio da parte central de uma estrela é consumido, ela sofre contrações e tem a temperatura do seu centro aumentada, propiciando o início de reações nucleares envolvendo elementos sucessivamente mais pesados. No final desse processo, se a massa estelar é elevada, ocorre uma explosão, denominada supernova. Essa reação pode resultar em um buraco negro se a massa do caroço remanescente da estrela for superior a, aproximadamente, três sóis.
Caso não se forme um buraco negro após a supernova, o resultado será uma estrela de nêutrons, outra possibilidade de fim de uma estrela. Não é possível visualizar um buraco negro, já que ele não emite qualquer radiação. Mas pode ser observado a partir do efeito causado nos demais astros.
Quando matéria é atraída por um deles, o caso mais comum é que ela forme um disco de acresção (veja explicação abaixo) em torno do buraco negro, e desça em espiral em direção a ele. No processo, a matéria do disco esquenta muito, emitindo diversas radiações. Existem hipóteses de que exista um buraco negro supermassivo no centro de cada galáxia, inclusive da Via Láctea, onde está o planeta Terra. As hipóteses que explicam tal fato são divergentes: uma delas sugere que o buraco negro seria o responsável pela formação das galáxias, devido à sua alta capacidade atrativa. Descobriu-se, porém, uma galáxia em que não foi detectado nenhum buraco negro, apesar de não se descartar a possibilidade de existência de um bem pequeno em seu centro.
Acredita-se que no momento conhecido como Big Bang o universo seria parecido com o interior de um buraco negro: pequenos buracos negros teriam se seguido a essa explosão inicial, devido às condições de alta temperatura e pressão. Ou seja, o fenômeno do buraco negro, que é ainda uma incógnita para a Ciência contemporânea, estaria na origem do universo.
As estrelas se formam a partir da contração de nuvens de gás, que têm extensões maiores do que o sistema solar inteiro. A contração continua até que a temperatura interna fique grande o suficiente para haver a ignição nuclear, ou seja, 4 núcleos de hidrogênio acabam dando origem a um núcleo de Hélio, liberando energia no processo. Estabelece-se então uma situação de equilíbrio, em que a pressão interna dos gases que formam a estrela segura a atração gravitacional e a estrela passa por um longo período de estabilidade, como aquele em que se encontra o Sol, que vai durar cerca de 4,5 bilhões de anos ainda. A evolução depois desta fase de estabilidade vai depender da massa inicial da estrela: Estrela com massa semelhante a do Sol vai acabar com uma anã branca quando acabar o combustível nuclear; Estrela com massa bem maior (maior do que 5 vezes a massa do Sol) vai evoluir mais rápido e as reações nucleares vão se tornando cada vez mais energéticas acabando por causar a explosão da estrela. O resultado dessa explosão pode ser um buraco negro ou uma estrela de nêutrons.
Como os buracos negros não emitem radiação, é impossível obter a imagem de um buraco negro. O que se verifica são os efeitos que o buraco negro causa ao seu redor. Então o que se observa é que as estrelas e algumas vezes nuvens de gás que estão bem próximas ao buraco negro se movem com alta velocidade e a partir da medida desta velocidade (através do efeito Doppler da luz) pode-se calcular a massa do buraco negro. Existem pelo menos dois tipos de buracos negros: os estelares, que têm massas de 8 a 10 vezes a massa do Sol, e os supermassivos, que tem massas de 1 milhão a 1 bilhão de vezes a massa do Sol. Estes últimos estão no centro das galáxias, enquanto que os estelares podem estar em qualquer lugar em uma galáxia.
O disco de acresção se forma quando matéria gasosa, que tem momentum angular, é atraída para o buraco negro. Para conservar esse momentum angular, essa matéria fica girando em torno do buraco negro, sob a forma de um disco, e vai lentamente caindo para dentro dele, ao perder momentum angular. Nas regiões mais internas, o disco vai se aquecendo e emite radiação ultravioleta e X, que são observadas e constituem uma assinatura do disco e do buraco negro, uma vez que o disco não é resolvido, ou seja, não se pode observar sua forma, pois o disco é muito pequeno e muito distante de nós. Só observamos a luz total emitida.
As observações da velocidade das estrelas e algumas vezes de nuvens de gás no centro das galáxias mostram que a massa que as está atraindo é muito grande. Nas galáxias mais próximas bem como na nossa galáxia, estas observações chegam tão perto do centro da galáxia que se conclui que a quantidade de massa inferida pelo movimento não pode estar sob a forma de estrelas, pois elas teriam que estar muito próximas uma das outras, numa estrutura que não é estável. Portanto se conclui que tem que ser algo mais compacto, como um buraco negro.
Fonte: ctjovem.mct.gov.br