Stephen Hawking errou? Matemáticos desafiam sua teoria sobre buracos negros

Matemáticos estão desafiando uma antiga teoria do físico Stephen Hawking. Em 1973, ao lado de nomes como James Bardeen e Brandon Carter, Hawking afirmou que buracos negros extremos não poderiam existir no mundo real.

Agora, os pesquisadores Christoph Kehle, do Instituto de Tecnologia de Massachusetts, e Ryan Unger, da Universidade de Stanford e da Universidade da Califórnia, em Berkeley, demonstraram que não há nada nas leis da física que impeça a formação deles.

O que aconteceu

Em linhas gerais, os buracos negros são corpos que possuem um campo gravitacional tão intenso que atrai tudo o que está próximo dele. Muitas vezes, nem a luz consegue escapar.

O que acontece com o que transpassa essa fronteira é uma incógnita para os cientistas, porque não há como calcular. A partir dele, nem mesmo a luz escapa da força gravitacional e qualquer tentativa de aplicar leis da física acaba não tendo resultados plausíveis.

Os cientistas consideram que existem dois tipos de buraco negro: os estelares e os supermassivos.

O estelar é produto final da morte de uma estrela massiva, com pelo menos 15 vezes mais massa do que o Sol. Essas estrelas vivem menos que o Sol e, quando explodem, são chamadas de supernova. No final da explosão, o que sobra pode virar um buraco negro ou um pulsar, que é uma estrela de nêutrons rodando rapidamente. As mais massivas viram buracos negros.

Já os buracos negros supermassivos no interior das galáxias são bem diferentes dos estelares. Não sabemos ao certo como eles nascem nem quanto tempo demora para ativá-los, mas sabemos que eles emitem raios-x e isto significa que eles estão ativamente ingerindo matéria.

Bardeen, Carter e Hawking estudaram os buracos negros em 1973 e apresentaram quatro leis sobre o fenômeno. Por meio delas, chegou-se a conclusão que não seria possível criar um buraco negro extremo — em poucas palavras, seria um tipo de buraco negro que tem a menor massa possível, mas compatível com a carga elétrica e a rotação.

Segundo o The New York Times, esses buracos negros têm propriedades diferentes. Uma delas é que a chamada gravidade superficial no limite, ou horizonte de eventos, desse tipo de buraco negro é zero. "É um buraco negro em que a superfície não atrai mais as coisas", disse Gundlach. Ainda assim, se uma partícula fosse empurrada em direção ao centro do buraco negro, ela não teria capacidade de escapar.

Em geral, os buracos negros, à medida em que a matéria cai dentro deles, começam a girar mais rápido. Se for uma matéria com carga, isso os deixa eletricamente carregados. O buraco negro extremo seria quando ele pode chegar ao limite de ter o máximo de carga ou de rotação possível, dada a sua massa.

Dois matemáticos, no entanto, afirmam que não há como provar a impossibilidade desses fenômenos.

O que diz estudo

A pesquisa começou com a formação de buracos negros eletricamente carregados. "Percebemos que poderíamos fazer um buraco negro para todas as proporções de carga e massa", disse Kehle, à revista científica Quanta.

O projeto de Kehle e Unger foi inicialmente a partir de um buraco negro sem carga e rotação em um ambiente simples, chamado campo escalar. A partir disso, os pesquisadores começaram a bombardear o buraco negro para que ele aumentasse a carga — e os pulsos acabaram aumentando também a massa.

A conclusão foi a de que buracos negros extremos estão em um limite, em que a nuvem pode se dispersar ou entrar em colapso.

Apesar de os matemáticos terem conseguido demonstrar teoricamente a possível existência do fenômeno, não é possível concluir que os buracos negros extremos existam de fato no Universo.

O fato de haver uma solução matemática com boas propriedades não significa necessariamente que a natureza fará uso dela. Mas, se de alguma forma encontrarmos um desses buracos negros extremos, isso realmente nos fará pensar sobre o que ainda não conhecemos.
Gaurav Khanna, da Universidade de Rhode Island, à Quanta Magazine

*Com informações de reportagens publicadas em 08/11/2020 e 26/06/2024