Um dos conceitos mais conhecidos e discutidos pela ciência pode ter sido analisado de forma errada nas últimas décadas. Nos famosos buracos negros, a matéria é tão compactada que, de acordo com a teoria geral da relatividade de Einstein, nada pode escapar. Por décadas, físicos e matemáticos os usaram para sondar os limites de suas ideias sobre gravidade, espaço e tempo.
Buracos Negros em Rotação
Buracos negros giram no espaço. Conforme a matéria cai neles, eles começam a girar mais rápido; se essa matéria tiver carga, eles também se tornam eletricamente carregados. Em princípio, um buraco negro pode atingir um ponto em que tenha tanta carga ou rotação quanto possível, dada sua massa. Esse buraco negro é chamado de "extremo".
A Teoria de Hawking Questionada
Em 1973, os físicos Stephen Hawking, James Bardeen e Brandon Carter afirmaram que buracos negros extremos não podem existir no mundo real — que simplesmente não há uma maneira plausível de eles se formarem. No entanto, nos últimos 50 anos, buracos negros extremos têm servido como modelos úteis na física teórica. "Eles têm simetrias agradáveis que tornam mais fácil calcular as coisas", disse Gaurav Khanna, da Universidade de Rhode Island, à revista Wired.
Entendendo os Casos Extremos
Para entender o universo, os cientistas olham para seus casos extremos. "Você sempre quer saber sobre os casos extremos — os casos especiais que ficam no limite", disse Carsten Gundlach, um físico matemático da Universidade de Southampton, também à publicação.
Os buracos negros "extremos" têm algumas propriedades bizarras. Em particular, a chamada gravidade de superfície no limite, ou horizonte de eventos, de tal buraco negro é zero. "É um buraco negro cuja superfície não atrai mais coisas", disse Gundlach. Mas se você empurrasse uma partícula levemente em direção ao centro do buraco negro, ela não conseguiria escapar.
Uma Nova Descoberta
Agora, dois matemáticos provaram que Hawking e seus colegas estavam errados. O novo trabalho — contido em um par de artigos recentes de Christoph Kehle do Instituto de Tecnologia de Massachusetts e Ryan Unger da Universidade de Stanford e da Universidade da Califórnia, Berkeley — demonstra que não há nada em nossas leis conhecidas da física que impeça a formação de um buraco negro extremo.
"Só porque existe uma solução matemática que tem boas propriedades não significa necessariamente que a natureza fará uso dela", disse Khanna. "Mas se de alguma forma encontrarmos uma, isso realmente [nos faria] pensar sobre o que estamos perdendo." Tal descoberta, ele observou, tem o potencial de levantar "alguns tipos de questões bem radicais".
Uma Descoberta por Acaso
Kehle e Unger não se propuseram a encontrar buracos negros extremos. Eles "tropeçaram" neles por acidente. Eles estavam estudando a formação de buracos negros eletricamente carregados. "Percebemos que poderíamos fazer isso" — criar um buraco negro — "para todas as proporções de carga para massa", disse Kehle à revista. Isso incluía o caso em que a carga é a mais alta possível, uma marca registrada de um buraco negro extremo.
Kehle e Unger começaram com um buraco negro que não gira e não tem carga, e modelaram o que poderia acontecer se ele fosse colocado em um ambiente simplificado chamado campo escalar, que assume um fundo de partículas uniformemente carregadas. Eles então atingiram o buraco negro com pulsos do campo para adicionar carga a ele.
Buracos Negros Extremos e Singularidades Nuas
A dupla também mostrou que a formação de um buraco negro extremo não abriria a porta para uma "singularidade nua", como os físicos temiam. Em vez disso, buracos negros extremos parecem estar em um limite crítico: adicionando a quantidade certa de carga a uma nuvem densa de matéria carregada, e ela entrará em colapso para formar um buraco negro extremo. Adicione mais do que isso, e em vez de entrar em colapso em uma singularidade nua, a nuvem se dispersará. Nenhum buraco negro se formará.
Kehle e Unger estão tão animados com esse resultado quanto com sua prova de que buracos negros extremos podem existir. Essa descoberta tem o potencial de levantar questões fundamentais sobre a natureza da gravidade e do espaço-tempo, abrindo novos caminhos para a compreensão do universo.
