Os buracos negros estão entre os objetos mais misteriosos do universo. Sua gravidade é tão intensa que nem mesmo a luz consegue escapar depois de atravessar uma determinada fronteira. Astrônomos já observaram esses gigantes se aproximando e se fundindo, formando estruturas ainda maiores. Entretanto, uma nova pesquisa levanta uma possibilidade que parecia incompatível com as leis conhecidas da física: talvez exista uma maneira de inverter esse processo.
Uma nova teoria desafia o que sabemos sobre os buracos negros
Pesquisadores da Universidade do Sul da Dinamarca, da Universidade de Nápoles Federico II e do Centro Nacional de Pesquisa Científica da França investigaram uma possibilidade extraordinária: um único buraco negro poderia se dividir em dois objetos independentes?
O estudo, publicado na revista científica Physical Review D, encontrou condições teóricas muito específicas nas quais essa fragmentação poderia ser compatível com determinadas restrições físicas.
Até agora, a astronomia registrou numerosas fusões de buracos negros, detectadas principalmente pelas ondas gravitacionais produzidas durante esses eventos.
O processo contrário, entretanto, nunca foi observado.
A principal dificuldade está relacionada à entropia, uma propriedade da termodinâmica associada ao número de configurações microscópicas possíveis de um sistema.
Nos buracos negros, a entropia está diretamente relacionada à área do horizonte de eventos, a fronteira além da qual nada consegue escapar.
Para um buraco negro convencional sem rotação, uma divisão em dois objetos menores reduziria a entropia total.
Isso contraria as condições normalmente necessárias para que o processo aconteça espontaneamente.
Mas os pesquisadores identificaram uma possível exceção.
O segredo pode estar em uma rotação próxima do limite máximo
Os cálculos mostraram que a situação pode mudar quando um buraco negro gira a velocidades extraordinariamente elevadas.
Em determinadas configurações, essa rotação modifica as condições termodinâmicas e permite considerar cenários de fragmentação anteriormente descartados.
Entretanto, superar a barreira da entropia representa apenas parte do problema.
Os dois buracos negros resultantes precisariam adquirir separação suficiente para não se fundirem novamente.
Quando os pesquisadores incorporaram essa exigência aos modelos matemáticos, as possibilidades diminuíram consideravelmente.
A fragmentação permaneceu teoricamente admissível apenas em condições muito restritas, especialmente para buracos negros com rotação próxima do máximo permitido.
A equipe também investigou modelos mais exóticos, incluindo hipóteses com dimensões espaciais adicionais e relações modificadas entre massa, tamanho e entropia.
Algumas dessas possibilidades poderiam favorecer a formação de fragmentos menores.
No entanto, os cientistas ainda não demonstraram um mecanismo físico completo capaz de produzir essa divisão na natureza.
O resultado indica uma possibilidade matemática, não a descoberta de um fenômeno astronômico confirmado.
Por que os pesquisadores compararam um buraco negro a uma calça?
Um dos detalhes mais curiosos da pesquisa aparece em seu próprio título: When Black Holes Admit Pair-of-pants Topologies.
A expressão faz referência a uma geometria semelhante à de uma calça.
A comparação não significa que um buraco negro assumiria literalmente esse formato.
Trata-se de uma representação matemática da evolução do horizonte de eventos ao longo do espaço-tempo.
Imagine uma única região que, ao avançar no tempo, se separa em duas estruturas independentes.
Essa configuração lembra uma calça, com uma parte inicial conectada a duas pernas.
A geometria ajuda os pesquisadores a estudar como seria possível descrever matematicamente a divisão de um horizonte de eventos.
Segundo Francesco Sannino, um dos autores do trabalho, buracos negros primordiais pequenos poderiam representar cenários interessantes para investigar essa possibilidade.
Esses objetos hipotéticos teriam surgido durante as primeiras fases do universo.
Sua existência ainda não foi confirmada, mas suas características poderiam ser bastante diferentes das observadas em buracos negros formados pelo colapso de estrelas.
Telescópios poderão encontrar sinais dessa transformação?
Caso a fragmentação realmente aconteça, os pesquisadores consideram que ela poderia produzir fenômenos capazes de deixar sinais observáveis.
Instrumentos como o telescópio espacial de raios gama Fermi poderiam contribuir para procurar possíveis indícios relacionados a fragmentos extremamente pequenos.
Eventos violentos, incluindo fusões de buracos negros, também representam contextos interessantes para futuras investigações.
Entretanto, ainda não existem previsões observacionais suficientemente estabelecidas para confirmar que esse processo ocorre.
Nenhum telescópio detectou até agora um buraco negro se dividindo em dois.
Também não há evidências de que as condições extremas exigidas pelos modelos sejam alcançadas em objetos reais.
A importância da descoberta está em mostrar que a fragmentação pode não ser absolutamente proibida em todos os cenários teóricos.
Isso não significa que ela necessariamente aconteça no universo.
Mesmo assim, a pesquisa abre uma nova direção para investigar os limites da gravidade, da termodinâmica e da estrutura do espaço-tempo.
E sugere que até os objetos mais extremos do cosmos ainda podem esconder comportamentos que a ciência está apenas começando a compreender.
