Estes buracos negros podem ser, na realidade, bizarras estrelas quânticas

Por Juliana Blume, em 17.03.2018

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2. Quando estrelas gigantes morrem, elas não desaparecem delicadamente, e sim entram em colapso e deixam uma bola super densa de nêutrons em seu lugar. Esta bola é chamada de estrela de nêutrons. Mas em alguns casos extremos, alguns pesquisadores acreditam que a estrela gigante acaba se transformando em um buraco negro – um ponto com densidade infinita e campo de gravidade tão poderoso que até a luz, a coisa mais rápida do universo, não consegue escapar dele.
3. Agora uma nova pesquisa está trazendo de volta à tona uma ideia alternativa: que estrelas negras ou gravastars também podem existir além das estrelas de nêutron ou buracos negros. Se isso for comprovado, esses corpos estelares podem ter aparência de buraco negro, mas sem engolir irremediavelmente a luz.
4. Esta explicação alternativa para o destino das estrelas gigantes é importante porque buracos negros têm alguns problemas teóricos. Por exemplo, as singularidades deles são supostamente escondidas por barreiras invisíveis conhecidas como horizontes de eventos, a fronteira teórica ao redor de um buraco negro a partir da qual a força da gravidade é tão forte que nada pode escapar. Mas esta ideia está em conflito com outra lei da física que diz que a destruição da informação é impossível, mesmo informações codificadas em qualquer coisa que caia em um buraco negro.
5. Por isso o modelo das estrelas negras e gravastars surgiu há 20 anos. Neste modelo, esses dois objetos espaciais não teriam horizontes de eventos. A grande pergunta sobre eles é como eles se formam e como se mantêm estáveis. Uma nova pesquisa do físico Raúl Carballo-Rubio da (Itália) propõe um novo mecanismo que pode ajudar na explicação da existência das estrelas negras e das gravastars.

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2. Carballo-Rubio investigou o estranho fenômeno chamado polarização do váculo. Na física quântica, a realidade não tem contornos definidos – não sabemos exatamente a posição e momentum de uma partícula. Uma estranha consequência dessa incerteza é que o vácuo nunca está completamente vazio, mas tem partículas virtuais que ora existem, ora não existem.
3. Na presença de enorme energia – do tipo que só surge no colapso de uma estrela gigante – essas partículas virtuais podem se polarizar, organizando-se de forma que depende de suas propriedades, da mesma forma que ímãs são divididos entre pólos sul e norte. Carballo-Rubio calculou que a polarização dessas partículas pode produzir um efeito surpreendente dentro do poderoso campo gravitacional das estrelas gigantes que estão morrendo. Este campo repele a matéria ao invés de a atrair.
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5. De acordo com a teoria da relatividade de Einstein, matéria e energia enrugam o tecido do espaço-tempo, resultado em campos gravitacionais. Planetas e estrelas têm em média uma quantidade de energia positiva, e os campos gravitacionais resultantes são atraentes em sua natureza. Quando partículas virtuais polarizam-se, porém, o vácuo que elas ocupam pode possuir energia negativa, e “isso curva o espaço-tempo de forma que o campo gravitacional associado é repulsivo”, escreve o pesquisador. Isso poderia prevenir a formação de um buraco negro.
6. Dois modelos anteriores sugerem que a gravidade repulsiva pode impedir os restos estelares de entrarem em colapso e formarem buracos negros. Um modelo propôs que os restos estelares formam gravastars, objetos preenchidos por vácuo quântico coberto por uma camada de matéria. O segundo modelo sugere que o resultado desse colapso é a estrela negra, onde existe um equilíbrio meticuloso entre matéria e vácuo quântico. Os dois objetos ainda têm um campo gravitacional poderoso que pode deformar a luz, então eles parecem escuros como um buraco negro.
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8. O trabalho de Carballo-Rubio foca em alguns desafios sobre as supostas propriedades das estrelas negras e gravastars. O pesquisador criou modelos matemáticos que incorporam os efeitos da gravidade repulsiva em equações que descrevem a expansão e contração das estrelas. Seu modelo mostra um híbrido de estrela negra e gravastar que poderia existir – um em que a matéria e o vácuo quântico estão espalhados pela estrutura, mas em que há maiores concentrações de matéria na camada externa do que dentro da estrutura.
9. O trabalho de Carballo-Rubio foi publicado na revista Physical Review Letters no dia 6 de fevereiro de 2018.
10. A recepção do estudo na comunidade científica foi dividida. Alguns celebraram a possibilidade de uma solução para as equações de Einstein que não são os buracos negros, enquanto outros dizem que as evidências apresentadas no trabalho não são fortes o suficiente para defender a existência de estrelas negras e gravastars. A pesquisadora brasileira Cecilia Chirenti, da Universidade Federal do ABC, diz que enquanto as estrelas negras e gravastars são matematicamente possíveis, isso não significa que elas existam na natureza. [Scientific American, Physical Review Letters]