Buracos negros podem nascer apenas por gravidade, sem singularidades

Redação do Site Inovação Tecnológica - 14/02/2025

Podem haver singularidades não previstas por Einstein, mas, mais recentemente, as atenções se voltaram para as singularidades nuas.
[Imagem: Pixabay]

Adeus singularidades?

Os buracos negros não foram inicialmente descobertos na natureza; na verdade, isso só aconteceu muito tempo depois que a possibilidade teórica de sua existência emergiu das equações da Teoria da Relatividade Geral.

E eles "nasceram" dessas equações de um modo muito incômodo: A partir das chamadas "singularidades", lugares peculiares no espaço-tempo onde os parâmetros físicos, como a densidade, atingem valores infinitos, ou seja, onde as leis da física que conhecemos se esfacelam como se fossem matéria caindo no próprio buraco negro.

Mas um grupo de astrofísicos espanhóis acaba de descrever pela primeira vez como buracos negros regulares podem ser criados a partir de efeitos puramente gravitacionais, ou seja, sem a necessidade das singularidades, especialmente sem a necessidade de matérias exóticas exigidas pelos modelos anteriores.

O termo "matéria exótica" se refere a um tipo de matéria que tem propriedades não encontradas na matéria comum, como uma densidade de energia negativa, que cria efeitos gravitacionais repulsivos e pode violar certas condições de energia na Relatividade Geral. Nunca nada parecido foi observado na natureza, mas a matéria exótica é usada em modelos para explorar conceitos como buracos de minhoca, viagens mais rápidas que a luz e, claro, lidar com as singularidades dos buracos negros.

Buracos negros regulares

O novo estudo demonstra matematicamente que uma série infinita de correções gravitacionais de ordem superior pode eliminar as singularidades e, ainda assim, resultar nos chamados buracos negros regulares.

Ao contrário dos modelos anteriores, que exigiam matéria exótica, esta nova rota de cálculos revela que a gravidade pura - sem campos de matéria adicionais - pode gerar buracos negros regulares sem singularidades.

"A beleza da nossa construção é que ela é baseada apenas em modificações das equações de Einstein previstas naturalmente pela gravidade quântica. Nenhum outro componente é necessário," disse Pablo Cano, da Universidade de Barcelona.

Outros pesquisadores já trabalham em teorias que dispensam as singularidades, eventualmente até descartando o Big Bang.
[Imagem: NASA]

Cinco dimensões

O estudo também explora as propriedades termodinâmicas desses buracos negros regulares e revela que eles obedecem à primeira lei da termodinâmica. Assim, a teoria fornece uma estrutura robusta para entender a termodinâmica dos buracos negros de uma forma completamente universal e inequívoca, acrescentando credibilidade e abrindo caminho para a aplicabilidade das descobertas.

A eliminação das singularidades também tem impacto direto no contexto da gravidade quântica, um dos maiores problemas não resolvidos da física.

As equações derivadas pela equipe são aplicáveis a qualquer dimensão do espaço-tempo maior ou igual a cinco. No entanto, os pesquisadores afirmam que as mesmas conclusões devem se aplicar ao nosso espaço-tempo quadridimensional. "A razão para considerar dimensões maiores do espaço-tempo é puramente técnica, já que nos permite reduzir a complexidade matemática do problema," disse Cano.

Os pesquisadores planejam agora estender o trabalho para o espaço-tempo quadridimensional e explorar as implicações dos seus resultados em vários cenários astrofísicos, bem como investigar a estabilidade e possíveis assinaturas observacionais desses buracos negros regulares, puramente gravitacionais.

"Essas teorias não apenas preveem buracos negros livres de singularidades, mas também nos permitem entender como esses objetos se formam e qual é o destino da matéria que cai em um buraco negro. Já estamos trabalhando nessas questões e esperamos encontrar resultados realmente empolgantes," anunciou Cano.

Mais tópicos