Questão 123 · Física: Gravitação
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?
- A) Eles se moveriam em órbitas espirais, aproximando-se sucessivamente do Buraco Negro.
- B) Eles oscilariam aleatoriamente em torno de suas órbitas elípticas originais.
- C) Eles se moveriam em direção ao centro do Buraco Negro.
- D) Eles passariam a precessionar mais rapidamente.
- E) Eles manteriam suas órbitas inalteradas.
Marque a alternativa correta:
Gabarito: E
Gabarito definitivo divulgado pela banca INEP (ENEM 2022).
Comentário
Gabarito: E.
A força gravitacional que um corpo exerce depende apenas da sua massa e da distância ao centro de massa. Como o Sol foi substituído por um Buraco Negro de mesma massa, o campo gravitacional fora da região central permanece idêntico. Os planetas continuam orbitando sob a mesma força, e suas órbitas não se alteram. O raio de 3,0 km do horizonte de eventos é muito menor que a distância Terra-Sol (cerca de 1,5 × 10⁸ km), então a mudança não atinge os planetas de forma relevante.
- A e C: espirais e queda em direção ao centro exigiriam perda de energia ou forças adicionais, que não existem aqui.
- B: não há oscilação aleatória, pois a força central continua a mesma.
- D: a precessão depende da distribuição de massa e de efeitos relativísticos, que aqui praticamente não mudam para os planetas.
Dica Enem: em questões sobre buracos negros, lembre que, fora do horizonte de eventos, um buraco negro atrai como qualquer corpo de mesma massa. A diferença só aparece perto dele.
Fundamentos: Lei da gravitação universal de Newton · Dependência da força gravitacional apenas da massa e da distância · Noções de buracos negros e horizonte de eventos
Comentário gerado pela Cravei IA a partir do enunciado e do gabarito definitivo divulgado pela banca, e conferido por uma verificação automática. A IA pode errar: o gabarito oficial sempre prevalece.
Fonte: prova INEP ENEM 2022 (Enem — 2º dia (Ciências da Natureza e suas Tecnologias e Matemática e suas Tecnologias)), questão 123, com o gabarito definitivo da banca. Comentário: Equipe Cravei · como fazemos e revisamos.