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Questão 123 — 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 gra…

ENEM 2022 Questão 123

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?

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Resolução

Resposta correta: Letra E — Eles manteriam suas órbitas inalteradas.

A questão aborda conceitos de gravitação, especificamente o comportamento orbital dos planetas em torno de um corpo massivo. O enunciado propõe a substituição do Sol por um buraco negro de mesma massa e pergunta o que aconteceria com as órbitas planetárias. O conceito-chave é que a força gravitacional depende apenas da massa e da distância entre os corpos, não da natureza do objeto massivo (se é uma estrela ou um buraco negro). Como a massa do buraco negro é igual à do Sol, a atração gravitacional exercida sobre os planetas permanece a mesma. Assim, as órbitas dos planetas não seriam alteradas, pois a dinâmica orbital depende apenas desses fatores. O horizonte de eventos do buraco negro (3 km) é irrelevante para os planetas, pois eles estão a distâncias muito maiores. Portanto, a resposta correta é que as órbitas permaneceriam inalteradas.

Comentários por alternativa

  1. A Eles se moveriam em órbitas espirais, aproximando-se sucessivamente do Buraco Negro.
    Errada. A alternativa sugere que os planetas se aproximariam em espiral do buraco negro, mas isso só ocorreria se houvesse perda de energia (por exemplo, por atrito ou emissão de radiação gravitacional), o que não acontece nessa situação. A massa e a distância permanecem as mesmas, então as órbitas continuam estáveis.
  2. B Eles oscilariam aleatoriamente em torno de suas órbitas elípticas originais.
    Errada. Não há razão para oscilações aleatórias nas órbitas. As órbitas dos planetas são determinadas pela gravidade, que não muda ao substituir o Sol por um buraco negro de mesma massa.
  3. C Eles se moveriam em direção ao centro do Buraco Negro.
    Errada. Os planetas não seriam atraídos diretamente para o centro do buraco negro, pois a força gravitacional não aumenta. Eles continuariam em órbita, já que a massa central não mudou.
  4. D Eles passariam a precessionar mais rapidamente.
    Errada. A precessão das órbitas poderia mudar apenas se houvesse alteração significativa no campo gravitacional ou efeitos relativísticos extremos, o que não ocorre para planetas distantes como os do Sistema Solar.
  5. E Eles manteriam suas órbitas inalteradas.
    Correta. Como a massa do buraco negro é igual à do Sol, a força gravitacional exercida sobre os planetas permanece a mesma. Portanto, suas órbitas não mudariam; continuariam as mesmas elipses descritas pela Lei da Gravitação Universal de Newton.

Flashcards

Perguntas pontuais sobre o tema desta questão. Toque no card para virar e use as setas para navegar.

1 / 7
1. O que é um horizonte de eventos em um buraco negro?
O horizonte de eventos é a superfície-limite ao redor de um buraco negro, da qual nada, nem mesmo a luz, pode escapar devido à intensa gravidade.
2. A força gravitacional depende da natureza do corpo massivo?
Não, a força gravitacional depende apenas da massa e da distância entre os corpos, não da natureza do objeto.
3. O que aconteceria com as órbitas dos planetas se o Sol fosse substituído por um buraco negro de mesma massa?
As órbitas permaneceriam inalteradas, pois a força gravitacional seria a mesma.
4. Por que os planetas não seriam sugados para dentro do buraco negro nesse cenário?
Porque a força gravitacional a grandes distâncias é igual à do Sol, e os planetas não estão próximos o suficiente do horizonte de eventos para serem capturados.
5. Qual é a equação da força gravitacional entre dois corpos?
A força gravitacional é dada por $F = G \frac{m_1 m_2}{r^2}$, onde $G$ é a constante gravitacional, $m_1$ e $m_2$ são as massas e $r$ é a distância entre os centros dos corpos.
6. O que determina a órbita de um planeta ao redor de uma estrela ou buraco negro?
A órbita é determinada pela massa do corpo central e pela distância do planeta, segundo as leis de Newton e de Kepler.
7. O que mudaria para a Terra se o Sol virasse um buraco negro de mesma massa?
A Terra continuaria orbitando normalmente, mas deixaria de receber luz e calor, tornando-se um planeta frio e escuro.

Treino guiado

Detonando o Tema

O DIMVS vai preparar 3 perguntas sobre o mesmo tema desta questão: uma fácil, uma média e uma difícil.

1. Comece pelo fácil 2. Suba para o médio 3. Feche no difícil

Ao responder, você vê a resolução, comentários das alternativas e flashcards. No fim, o resultado mostra seu domínio do tema.