As singularidades dos buracos negros desafiam a física. Novas pesquisas poderiam finalmente acabar com eles.
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 Revisão Física Dos buracos negros poderiam, na verdade, ser entidades celestes totalmente diferentes, conhecidas como gravastars.
“Gravastars são objetos astronômicos hipotéticos que foram introduzidos [in 2001] como alternativas aos buracos negros”, co-autor do estudo João Luís Rosa, professor de física da Universidade de Gdańsk, na Polônia, disse ao Live Science 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 do buraco negro com gravastars
Karl Schwarzschild, um físico e astrônomo alemão, previu pela primeira vez buracos negros em 1915, com base em cálculos usando o método de Albert Einstein. teoria geral da relatividade.
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, denominado singularidade, onde toda a massa do buraco negro está concentrada, mas fundamental física ensina-nos que os infinitos não existem, e o seu aparecimento em qualquer teoria sinaliza a 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.”
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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 EinsteinDe acordo com a teoria, os autores examinaram como as enormes massas de matéria quente que circundam os buracos negros supermassivos apareceriam se esses buracos negros fossem na verdade gravastars. Eles também examinaram as propriedades de “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 a esses objetos alternativos atinge[es] nossos telescópios, a maior parte de sua energia teria sido perdida no 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 nossos resultados experimentalmente, contamos com a próxima geração de experimentos observacionais em física gravitacional”, disse Rosa, referindo-se ao programa de caça a buracos negros. Telescópio Horizonte de Eventos e a GRAVIDADE+ instrumento 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.”
