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Ciência

Jornal Opinião Goiás – Os buracos negros podem não existir, mas as bolas de penugem podem, sugere a teoria selvagem

# Jornal Opinião Goiás

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Os buracos negros são, de longe, os objetos mais misteriosos do universo. Eles são objetos no cosmos onde todo o nosso conhecimento da física é completamente destruído.

E ainda, apesar de sua aparente impossibilidade, eles existem. Mas e se esses monstros gravitacionais não forem buracos negros, mas sim o equivalente cósmico de bolas de barbante vibrantes e difusas?

Uma nova pesquisa sugere que pode ser o caso e que, com as próximas observações, podemos realmente ser capazes de vê-las.

O problema dos buracos negros

Os buracos negros aparecem na teoria da relatividade geral de Einstein e, por todos os direitos, eles simplesmente não deveriam existir. Nessa teoria, se um aglomerado de matéria se reduz a um volume minúsculo o suficiente, a gravidade pode se tornar extremamente forte. Essa compressão gravitacional insana pode competir com qualquer uma das outras quatro forças fundamentais da natureza – como a forte força nuclear que mantém esse aglomerado de matéria unido. Uma vez que um certo limiar crítico é alcançado, o aglomerado de matéria apenas se comprime e se comprime, comprimindo-se em um ponto infinitamente minúsculo.

Esse ponto infinitamente pequeno é conhecido como singularidade e é circundado por uma superfície conhecida como horizonte de eventos – o lugar onde a atração da gravidade para dentro excede a velocidade da luz.

É claro que não existe um ponto infinitamente pequeno, então esta imagem parece errada. Mas em meados do século 20 os astrônomos começaram a encontrar objetos que pareciam buracos negros, agiam como buracos negros e provavelmente cheiravam a buracos negros também. Apesar de sua impossibilidade, lá estavam eles, flutuando ao redor do universo.

E esse não é o único problema. Em 1976, o físico Stephen Hawking percebeu que os buracos negros não são totalmente negros. Devido à estranheza da mecânica quântica , os buracos negros evaporam lentamente. Isso levou a um paradoxo: todas as informações que caem em um buraco negro ficam trancadas lá dentro. Mas a radiação de Hawking não carrega essa informação (pelo menos, pelo que entendemos). Então, quando o buraco negro eventualmente evapora, o que acontece com todas essas informações?

Uma solução pegajosa

Ao longo das décadas, os físicos teóricos trabalharam arduamente para encontrar algo – qualquer coisa – para explicar os buracos negros. Algo que explica o paradoxo da informação e algo para substituir a singularidade por uma matemática que funcione.

Entre esses teóricos estão os que trabalham com a teoria das cordas , que é um modelo do universo que substitui todas as partículas e forças que você ama por cordas vibrantes subatômicas. Na teoria das cordas, essas cordas são os constituintes fundamentais da matéria no universo, mas não podemos vê-las como cordas porque são muito pequenas. Ah, e para que a matemática da teoria das cordas funcione, deve haver dimensões extras – todas minúsculas enroladas em si mesmas em escalas subatômicas para que também não as vejamos.

A teoria das cordas afirma ser uma teoria de tudo, capaz de explicar todo tipo de partícula, todo tipo de força e basicamente tudo no universo (e, para ser completo, todo o próprio universo).

Portanto, a teoria das cordas deve ser capaz de explicar o inexplicável: deve ser capaz de substituir os buracos negros por algo menos assustador.

E, de fato, os teóricos das cordas propuseram uma substituição menos assustadora para os buracos negros. Eles são chamados de fuzzballs.

Desvendando o fio

Na teoria das cordas, os buracos negros não são nem negros nem buracos. Em vez disso, a melhor metáfora para explicar o que é uma bola de fuzzball é olhar para outro objeto compacto e estranho no universo: estrelas de nêutrons .

Estrelas de nêutrons são o que acontece quando um objeto não tem gravidade suficiente para se comprimir no que chamamos de buraco negro. Dentro de uma estrela de nêutrons, a matéria é comprimida em seu estado de densidade mais alta possível. Os nêutrons são um dos constituintes fundamentais dos átomos , mas geralmente atuam junto com outras partículas, como prótons e elétrons. Mas em uma estrela de nêutrons, esse tipo de camaradagem atômica se desfaz e se dissolve, deixando para trás apenas nêutrons amontoados o mais firmemente possível.

Com fuzzballs, as cordas fundamentais param de trabalhar juntas e simplesmente se aglomeram, tornando-se uma grande, bem, bola de cordas. Uma bola de pelos.

Fuzzballs não são totalmente elaborados, mesmo em teoria, porque por mais legal que pareça a teoria das cordas, ninguém nunca foi capaz de chegar a uma solução matemática completa para isso – e assim, fuzzballs não são apenas confusos na realidade física, mas também difuso na possibilidade matemática.

Ainda assim, podemos encontrar fuzzballs com pesquisas futuras, conforme descrito em um artigo de revisão publicado em 27 de outubro na revista pré-impressa arXiv . Estamos apenas começando a deixar de provar a existência de buracos negros e em direção

sondando os detalhes de como eles se comportam, e nossa melhor maneira de fazer isso é por meio de ondas gravitacionais.

Quando os buracos negros colidem e se fundem, eles liberam um tsunami de ondas gravitacionais, que varrem o cosmos, eventualmente alcançando nossos detectores na Terra . Para todas as dezenas de fusões de buracos negros que testemunhamos até agora, a assinatura da onda gravitacional é exatamente o que a relatividade geral prevê que os buracos negros façam.

Mas instrumentos futuros, como o avançado Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO) e a Laser Interferometer Space Antenna (um detector de ondas gravitacionais baseado no espaço proposto), podem ter a sensibilidade de dizer a diferença entre buracos negros normais e bolas de pelo fibroso. Digo “pode” porque diferentes modelos de bola de fumaça predizem variações diferentes do comportamento padrão do buraco negro.

Se formos capazes de encontrar evidências de fuzzballs, isso não responderia apenas à pergunta sobre o que os buracos negros realmente são; revelaria alguns dos fundamentos mais profundos da natureza.

Redação do Jornal Opinião Goiás. E-mail: [email protected]

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