Dois buracos negros podem colidir e formar um objeto maior. Os astrônomos já detectaram esse processo por meio de ondas gravitacionais. Agora, uma equipe de físicos investigou uma pergunta que parece inverter o roteiro do Universo: um único buraco negro poderia se transformar em dois?
O estudo publicado na revista Physical Review D examina quais restrições impedem essa divisão e em que situações elas poderiam deixar uma abertura. O trabalho reúne pesquisadores de instituições da Dinamarca, da França e da Itália. A proposta permanece teórica e não apresenta uma observação de fragmentação.
Por que dividir um buraco negro é tão difícil?
O primeiro obstáculo envolve a entropia, uma grandeza relacionada ao número de configurações microscópicas possíveis de um sistema. Nos buracos negros, ela está associada à área do horizonte de eventos: a fronteira além da qual nem a luz consegue escapar.
Para um buraco negro sem rotação e sem carga elétrica, a área cresce com o quadrado da massa. Isso cria um problema para a divisão. Se um objeto desse tipo virasse dois menores, preservando a massa total, a soma das áreas finais seria inferior à original.
Essa redução entra em conflito com a relação entre área e entropia. Nas condições clássicas consideradas, um único buraco negro é termodinamicamente favorecido em relação a dois com a mesma massa total.
O chamado teorema da área de Hawking tem apoio observacional. Em 2021, uma equipe analisou o sinal GW150914, produzido pela fusão de dois buracos negros. Os resultados indicaram, com 95% de confiança, que a área do horizonte final não ficou abaixo da soma das áreas iniciais, conforme explicou o MIT. Massachusetts Institute of Technology
A rotação abre uma possibilidade — e outro problema
O cenário muda quando o buraco negro gira. A rotação altera a relação entre massa, área e entropia, permitindo configurações em que a divisão não enfrenta a mesma barreira termodinâmica.
Só que passar nesse teste não basta. Os objetos resultantes também precisam conseguir se afastar. Caso contrário, a atração gravitacional faria com que voltassem a se encontrar.
Ao incluir essa exigência, os pesquisadores descobriram que a possibilidade de fragmentação praticamente desaparece. A exceção potencial envolve buracos negros que giram muito perto da taxa máxima permitida. Mesmo nesse limite, o estudo não demonstra que a separação ocorreria.
O título do artigo científico faz referência a uma “calça”. A imagem representa a evolução hipotética do horizonte ao longo do tempo: uma região inicial, equivalente à cintura, dá origem a duas regiões, como as pernas da peça.
Outras teorias ampliam os cenários possíveis
A equipe também investigou modelos com dimensões espaciais adicionais e versões modificadas da gravidade. Nessas propostas, as relações entre massa, tamanho do horizonte e entropia podem mudar.
Algumas dessas condições favorecem termodinamicamente a emissão de pequenos fragmentos. Ainda assim, o resultado depende da configuração inicial e das restrições ao movimento. O trabalho compara estados possíveis, mas não fornece um mecanismo completo que mostre a divisão acontecendo.
Como procurar sinais de uma divisão?
Segundo a Universidade do Sul da Dinamarca, os autores consideram que pequenos buracos negros primordiais poderiam ser mais propensos ao processo do que objetos astrofísicos muito maiores.
Uma possibilidade futura seria buscar sinais indiretos com telescópios de raios gama, como o Fermi-LAT. Esses instrumentos poderiam procurar emissões associadas a fragmentos minúsculos que eventualmente surgissem durante fusões. Por enquanto, essa é uma proposta de investigação, sem uma probabilidade definida para o fenômeno.
O estudo delimita onde procurar uma possibilidade que as regras habituais bloqueiam. Para transformar essa abertura matemática em um fenômeno físico demonstrado, ainda será necessário explicar a dinâmica da separação e encontrar evidências de que a natureza consegue realizá-la.
