Introdução
Tente saltar tão alto de modo a que fique em órbita da Terra. O que acontece? Por que não consegue? Está essencialmente aprisionado na Terra, a menos que possa encontrar um foguete que possa viajar a uma velocidade igual à velocidade de escape da Terra.
Podemos calcular a velocidade de escape através das equações de Newton para a gravidade, sendo G a constante de gravitação universal, m a massa do corpo, M a massa do planeta, R a distância entre eles e D as dimensões espaciais:
Mas da Teoria da Relatividade de Einstein sabemos que para uma velocidade próxima da da luz num campo gravitacional as equações de Newton não fazem sentido. Assim a formulação para a gravidade na Teoria da Relatividade Geral de Einstein começa pela equação que relaciona a curvatura e geometria do espaço-tempo com a energia da matéria e radiação:
A solução das equações de Einstein para o espaço-tempo na proximidade de uma estrela ou planeta de massa M é chamada a métrica de Schwarzschild:
Em unidades onde a constante de gravitação de Newton e a velocidade da luz são ambas igualadas à unidade, o raio gravitacional escreve-se:
Aqui assumimos que nos encontramos fora do corpo em questão. Se estivermos fora do corpo e se o raio R do corpo satisfizer a condição R>RG então não precisamos de saber o que acontece para a coordenada r=RG porque esta métrica não se aplica a r<R.
Se R<RG então temos de pensar no problema do que acontece quando r=RG. A métrica é semelhante, mas o espaço-tempo é mais suave, assim um observador que caísse na força gravitacional do corpo de r>RG a r<RG não sentiria nada de especial.
Mas o problema é: como um observador nunca, em circunstância alguma, nem mesmo com o foguetão mais poderoso poderá ser capaz de regressar a r>RG.
Neste caso, este corpo gravitacional é chamado de buraco negro, e na coordenada de valor r=RG existe aquilo a que se chama o horizonte de evento do buraco negro. O horizonte de evento é a expressão geométrica relativista da velocidade de escape quando se torna igual à velocidade da luz. Assim que qualquer coisa, mesmo a luz, atravessa o horizonte de evento nunca mais consegue regressar a r>RG outra vez.