Durante décadas, os físicos tentaram responder a uma pergunta aparentemente simples: o que acontece com um buraco negro em rotação quando ele está inserido em um universo que continua se expandindo? Embora a Relatividade Geral de Einstein descreva com enorme precisão tanto os buracos negros quanto a evolução do cosmos, unir esses dois cenários em uma única solução matemática sempre foi um desafio.
Agora, um estudante da Escola Politécnica Superior da Universidade Autônoma de Madri (UAM), na Espanha, afirma ter encontrado uma resposta. O pesquisador Antonio Peña Peña desenvolveu uma nova solução exata das equações de Einstein que descreve o campo gravitacional de uma massa em rotação localizada em um universo em expansão. O estudo foi publicado na revista científica Physics Letters B.
O encontro entre dois pilares da cosmologia
A descoberta estabelece uma ponte entre duas das descrições mais importantes da física moderna.
De um lado está a métrica de Kerr, uma solução clássica da Relatividade Geral que descreve buracos negros em rotação. Essa solução é considerada a representação mais precisa desses objetos e explica fenômenos como o arrasto do espaço-tempo provocado pela rotação extrema do buraco negro.
Do outro lado está o modelo cosmológico Friedmann-Lemaître-Robertson-Walker (FLRW), utilizado para descrever um universo homogêneo e isotrópico em larga escala, cuja principal característica é a expansão contínua observada pelos astrônomos.
Até agora, faltava uma solução matemática capaz de combinar esses dois cenários de maneira rigorosa.
O problema que permanecia aberto há nove décadas
A dificuldade surge porque a métrica de Kerr assume uma condição simplificada: longe do buraco negro, o espaço-tempo é considerado praticamente plano e estático.
Essa aproximação funciona muito bem para estudar regiões próximas ao objeto, mas deixa de refletir a realidade do universo em escalas cosmológicas. Afinal, sabemos que o cosmos não é estático. Desde a descoberta da expansão cósmica, ficou claro que o espaço entre as galáxias continua aumentando com o passar do tempo.
Essa incompatibilidade levou pesquisadores a questionar se a expansão do universo poderia influenciar diretamente a evolução dos buracos negros.
A hipótese que ligava buracos negros à energia escura
O debate ganhou força em 2023, quando uma equipe internacional liderada pelos pesquisadores Duncan Farrah e Kevin Croker propôs uma ideia ousada.
Segundo a hipótese do chamado “acoplamento cosmológico”, buracos negros poderiam crescer acompanhando a expansão do universo, sem a necessidade de absorver gás, estrelas ou outros buracos negros. Nesse cenário, esses objetos compactos poderiam estar relacionados à energia escura, o misterioso componente responsável pela aceleração da expansão cósmica.
A proposta chamou atenção porque oferecia uma possível explicação para um dos maiores mistérios da física moderna. No entanto, faltava uma fundamentação teórica sólida baseada diretamente nas equações de Einstein.
A nova solução enfraquece essa possibilidade
É justamente nesse ponto que entra o trabalho de Peña.
De acordo com a nova solução matemática, um buraco negro de Kerr inserido em um universo em expansão não apresenta crescimento associado ao aumento da escala cósmica. Sua massa permanece essencialmente constante, contrariando a ideia de que esses objetos possam se expandir junto com o universo.
Se a solução estiver correta, ela enfraquece significativamente a hipótese de que os buracos negros sejam uma fonte relevante de energia escura dentro da estrutura tradicional da Relatividade Geral.
Em outras palavras, as equações de Einstein não parecem permitir esse tipo de crescimento cosmológico para buracos negros em rotação.
Um efeito curioso aparece a grandes distâncias
O estudo também revelou um fenômeno interessante.
À medida que um observador se afasta do buraco negro devido à expansão do universo, o objeto parece progressivamente menor. Sua ergosfera — região onde o espaço-tempo é arrastado pela rotação extrema — aparenta diminuir até praticamente desaparecer.
Mas isso não significa que o buraco negro esteja realmente mudando.
Segundo o autor, trata-se apenas de um efeito observacional causado pelo aumento da distância entre o observador e o objeto. Para alguém localizado próximo ao buraco negro, nenhuma alteração seria percebida.
O debate ainda está longe do fim
Embora a nova solução represente um avanço importante, ela não encerra a discussão.
Caso futuras observações confirmem que alguns buracos negros realmente crescem de forma incompatível com os mecanismos conhecidos de acreção, os cientistas precisarão buscar explicações em processos astrofísicos ainda desconhecidos ou até mesmo em teorias que ultrapassem os limites da Relatividade Geral.
Por enquanto, a interpretação mais cautelosa continua sendo a mesma: as evidências observacionais ainda não são conclusivas. Mas a nova solução oferece uma peça importante para um quebra-cabeça que intriga cosmólogos há quase um século e ajuda a delimitar melhor o que as equações de Einstein realmente permitem em um universo em expansão.
[ Fonte: Infobae ]
