As singularidades dos buracos negros desafiam a física. Novas pesquisas poderiam finalmente acabar com elas.

As singularidades dos buracos negros desafiam as leis da física. Uma nova pesquisa apresenta uma solução ousada para este quebra-cabeça: os buracos negros podem na verdade ser um tipo teórico de estrela chamada “gravastar”, cheia de energia escura que expande o universo.

Os buracos negros são objetos cósmicos bizarros que podem não ser o que parecem, sugere uma nova pesquisa. (Crédito da imagem: NASA/JPL-Caltech) 

Os buracos negros são alguns dos objetos mais enigmáticos do universo, capazes de deformar a estrutura do espaço ao seu redor com tanta violência que nem mesmo a luz consegue escapar de seu controle gravitacional.

Mas acontece que muito do que os cientistas sabem sobre estes objetos misteriosos pode estar errado.

De acordo com uma nova pesquisa, publicada em abril na revista Physical Review D, os buracos negros poderiam, na verdade, ser entidades celestes completamente diferentes, conhecidas como gravastars.

“Gravastars são objetos astronômicos hipotéticos que foram introduzidos [em 2001] como alternativas aos buracos negros”, disse o coautor do estudo João Luís Rosa, professor de física da Universidade de Gda”sk, na Polônia, por e-mail.

“Elas podem ser interpretadas como estrelas feitas de energia do vácuo ou energia escura: o mesmo tipo de energia que impulsiona a expansão acelerada do universo”.

Resolvendo paradoxos de buracos negros com gravastars

Karl Schwarzschild, um físico e astrônomo alemão, previu pela primeira vez buracos negros em 1915, com base em cálculos usando a teoria geral da relatividade de Albert Einstein.

Ao longo dos anos, observações astronómicas aparentemente confirmaram a existência de objetos semelhantes a buracos negros.

No entanto, a descrição desses corpos espaciais feita por Schwarzschild apresenta algumas deficiências.

Em particular, prevê-se que o centro de um buraco negro seja um ponto de densidade infinitamente alta, chamado singularidade, onde toda a massa do buraco negro está concentrada, mas a física fundamental nos ensina que infinitos não existem, e sua aparência em qualquer teoria sinaliza sua imprecisão ou incompletude.

“Esses problemas indicam que algo está errado ou incompleto no modelo do buraco negro e que é necessário o desenvolvimento de modelos alternativos”, disse Rosa.

“O gravastar é um dos muitos modelos alternativos propostos.

A principal vantagem dos gravastars é que eles não possuem singularidades.”

A energia escura é um fenômeno estranho que se acredita ser responsável pela expansão acelerada do universo. Mas poderia também estar mantendo os buracos negros unidos, como sugere a teoria do gravatar? (Crédito da imagem: NASA/ESA/Hubble; agradecimentos: Judy Schmidt (Geckzilla))

Como os buracos negros comuns, as gravastars deveriam surgir no estágio final da evolução das estrelas massivas, quando a energia liberada durante a combustão termonuclear da matéria dentro delas não é mais suficiente para superar a força da gravidade, e a estrela entra em colapso em um ambiente muito mais denso objeto.

Mas, em contraste com os buracos negros, não se espera que os gravastars tenham quaisquer singularidades e são considerados esferas finas de matéria cuja estabilidade é mantida pela energia escura contida neles.

Para descobrir se as gravastars são alternativas viáveis aos buracos negros singulares, Rosa e os seus colegas examinaram a interação das partículas e da radiação com estes objetos hipotéticos.

Usando a teoria de Einstein, os autores examinaram como as enormes massas de matéria quente que rodeiam os buracos negros supermassivos apareceriam se estes buracos negros fossem na verdade gravastars.

Eles também examinaram minuciosamente as propriedades dos “pontos quentes? – gigantescas bolhas de gás orbitando buracos negros a velocidades próximas à da luz.

As suas descobertas revelaram semelhanças impressionantes entre as emissões de matéria dos gravastars e dos buracos negros, sugerindo que os gravastars não contradizem as observações experimentais do universo feitas pelos cientistas.

Além disso, a equipe descobriu que a própria gravastar deveria parecer quase um buraco negro singular, criando uma sombra visível.

“Essa sombra não é causada pela retenção da luz no horizonte de eventos, mas por um fenômeno ligeiramente diferente chamado “desvio para o vermelho gravitacional”, que faz com que a luz perca energia quando se move através de uma região com um forte campo gravitacional”, disse Rosa.

“De fato, quando a luz emitida por regiões próximas destes objetos alternativos alcança os nossos telescópios, a maior parte da sua energia teria sido perdida para o campo gravitacional, causando o aparecimento desta sombra.”

As semelhanças impressionantes entre o modelo do buraco negro de Schwarzschild e os gravastars destacam o potencial deste último como uma alternativa realista, livre das armadilhas teóricas das singularidades.

No entanto, esta teoria precisa de ser apoiada por experiências e observações, que os autores do estudo acreditam que poderão ser realizadas em breve.

Embora gravastars e buracos negros singulares possam se comportar de forma semelhante em muitos aspectos, diferenças sutis na luz emitida poderiam potencialmente distingui-los.

“Para testar experimentalmente os nossos resultados, contamos com a próxima geração de experiências observacionais em física gravitacional”, disse Rosa, referindo-se ao Event Horizon Telescope, que caça buracos negros, e ao instrumento GRAVITY+ que está sendo adicionado ao Very Large Telescope no Chile.

“Estas duas experiências visam observar de perto o que acontece perto do centro das galáxias, em particular, da nossa Via Láctea.” 

Livescience.com