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Quem diria, buracos negros podem sim ter "cabelo"

Novos estudos sugerem que ondas gravitacionais poderiam captar instabilidades em buracos negros, o suficiente para diferenciá-los

42 semanas atrás

Em 1971, o astrofísico John A. Wheeler afirmou que "buracos negros não têm cabelo", uma frase que vista de fora pode parecer muito estranha, mas diz respeito à incapacidade de diferenciar um corpo celeste de outro do tipo, com base na Teoria da Relatividade de Einstein.

O cabelo é uma das principais características que usamos para identificar pessoas, mas segundo os equações de Einstein-Maxwell, um buraco negro só possui três elementos observáveis: massa, momento angular e carga elétrica. Tudo o mais que poderia servir para identificá-los e separá-los (na metáfora, o "cabelo") não pode ser visto, assim, seriam todos "carecas".

O problema proposto acabou sendo conhecido como o Teorema da Calvície.

Representação artística de um buraco negro com diversos pontos de instabilidade gravitacional na região do Horizonte de Eventos (Crédito: Getty Images)

Representação artística de um buraco negro com diversos pontos de instabilidade gravitacional na região do Horizonte de Eventos (Crédito: Getty Images)

Ainda assim, essa teoria não é uma unanimidade entre a comunidade de físicos teóricos e astrofísicos. Em 2012, um estudo apresentado pelo Dr. Stephan Aretakis, hoje professoraa-assistente do Departamento de Matemática da Universidade de Toronto (na época, doutorando de Cambridge) sugeriu que alguns tipos de buracos negros podem ter instabilidades detectáveis em seu Horizonte de Eventos, com pontos onde a atração gravitacional é mais forte ou mais fraca, criando assim distorções perceptíveis. Ou "cabelo".

O grande problema é que segundo os cálculos de Aretakis, apenas buracos extremos, aqueles com o menor valor de massa possível com a carga e momento angular dados, ou seja, o menor possível dados os valores disponíveis, seriam capazes de gerar tais instabilidades. Esse corpo celeste é extremamente instável, teoricamente não emite radiação Hawking e até onde se sabe, é praticamente impossível de se formar naturalmente.

Se um buraco negro extremo não é uma opção, um quase extremo poderia atender as condições necessárias para uma observação de seu "cabelo". Agora, um novo estudo sugere que essas discrepâncias podem ser observadas via observação de ondas gravitacionais.

Segundo o físico Gaurav Khanna da Universidade de Massachusetts e um dos co-autores, o artigo de Aretakis levantou a possibilidade de medição das instabilidades, enquanto seu time apresenta formas de fazê-lo. Basicamente, reminiscências da criação de buracos negros, ou materiais caindo no Horizonte de Eventos, poderiam criar perturbações gravitacionais que instrumentos dedicados (como o LIGO) poderiam captar.

De acordo com a brasileira Lia Medeiros, astrofísica do Instituto de Estudos Avançados de Princeton (que fez parte da equipe que registrou a primeira imagem de um buraco negro), a observação de "cabelo" em buracos negros pode ser uma peça fundamental para reduzir conflitos fundamentais entre a Mecânica Quântica e a Teoria da Relatividade Geral, por permitir violar o Paradoxo da Perda de Informação em Buracos Negros, onde qualquer coisa que caia em um não pode mais ser observada.

A Segunda Lei da Termodinâmica não permite que matéria (informação) deixe de existir, logo um buraco negro não pode ter um valor de entropia zero. No passado, Wheeler sugeriu que qualquer informação que caia no Horizonte de Eventos pareceria estar codificada em sua superfície, adicionando mais massa e área de superfície ao corpo celeste. Toda essa informação ficaria codificada na superfície.

Simplificação de informação codificada na superfície de um buraco negro (Crédito: T.B. Bakker/J.P. Van Der Schaar/Universiteit Van Amsterdam)

Simplificação de informação codificada na superfície de um buraco negro (Crédito: T.B. Bakker/J.P. Van Der Schaar/Universiteit Van Amsterdam)

Medeiros acredita que a observação de "cabelo" em buracos negros possa até mesmo diminuir as diferenças ou unificar sua observação e fenômenos com a Física fundamental, e mudar modelos sobre a Teoria das Cordas ou da gravidade quântica.

Por outro lado, além das distorções teorizadas terem vidas curtíssimas, na casa de frações de segundo, mesmo um buraco negro quase extremo só existe hipoteticamente e nunca foi observado, embora em tese possa ocorrer com mais frequência que um extremo. Segundo o dr. Paul Chesler, físico teórico de Harward e membro da Iniciativa dos Buracos Negros, as simulações mais próximas só chegaram a 30% de proximidade deste último, e mesmo que consigam criar um modelo fiel o bastante, não se sabe se nossos instrumentos disponíveis poderão "ver os cabelos" de um buraco negro.

Hoje, além do LIGO (Laser Interferometer Gravitational-wave Observatory) do MIT e Caltech, e do interferômetro europeu Virgo, a ESA (Agência Espacial Europeia) está desenvolvendo o LISA, seu próprio observador de ondas gravitacionais, o que pode ser muito pouco para dar uma olhada de perto nos problemas de calvície de buracos negros, mas é preciso partir de algum luigar, de qualquer forma.

Referências bibliográficas

BURKO, L. M., KHANNA, G., SABHARWAL, S. Scalar and gravitational hair for extreme Kerr black holes. Physical Review D, Artigo Nº 103, L021502, 26 de janeiro de 2021.

Fonte: WIRED

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