Estudo sugere que buraco negro pode se dividir em dois

Um estudo publicado na revista Physical Review D, na semana passada, investiga a possibilidade teórica de um buraco negro se dividir em dois. O processo seria o inverso da fusão de buracos negros, fenômeno já observado e detectado por meio de ondas gravitacionais. Segundo os pesquisadores da Universidade do Sul da Dinamarca, a fragmentação seria teoricamente possível em condições específicas, principalmente se o buraco negro original girasse próximo ao limite máximo permitido.

Os autores do estudo também discutem mecanismos que poderiam desencadear esse processo, como a instabilidade de Gregory-Laflamme, associada a modelos com dimensões espaciais extras, e a superradiância, um fenômeno que pode causar instabilidades em buracos negros em rotação. Além disso, foram investigados modelos alternativos de gravidade, nos quais a emissão de pequenos fragmentos poderia ser favorecida.

O que são buracos negros e a fusão

Buracos negros são regiões do espaço com gravidade tão intensa que nada, nem mesmo a luz, consegue escapar. Embora conhecidos há muito tempo, suas particularidades continuam a intrigar os astrofísicos. A ciência já compreende como eles se formam e, em 2019, astrônomos registraram a primeira imagem de um buraco negro. Também se sabe que esses objetos podem se fundir, formando buracos negros supermassivos que são objeto de estudo.

A nova questão que surgiu na comunidade científica é se, após se fundirem em um único objeto maior, os buracos negros poderiam se separar novamente. O estudo da Universidade do Sul da Dinamarca parte dessa premissa para explorar essa hipótese.

Desafios teóricos para a divisão

Um dos principais obstáculos teóricos para a divisão de um buraco negro está relacionado à entropia, uma grandeza física que mede o grau de desordem de um sistema. Nos buracos negros, a entropia está ligada à área do horizonte de eventos, a fronteira que delimita o objeto. A segunda lei da termodinâmica estabelece que a entropia de um sistema isolado não pode diminuir espontaneamente.

Em um cenário de separação de buracos negros, a entropia poderia, em tese, diminuir, o que contraria essa lei fundamental da física. No entanto, os pesquisadores buscaram condições que pudessem contornar essa limitação.

Condições para a fragmentação

A pesquisa aponta que a rotação do buraco negro é um fator crucial. Os cientistas analisaram os chamados buracos negros de Kerr, que são modelos de objetos em rotação. Segundo o estudo, mesmo que os cálculos de entropia permitam a divisão em certas situações, outras condições físicas podem impedir o processo. Uma possível exceção seria em buracos negros que giram muito próximos do limite máximo de rotação.

O trabalho também explora a possibilidade de dimensões extras e a superradiância como mecanismos que poderiam viabilizar o fenômeno. Modelos alternativos de gravidade também foram considerados, onde as relações entre massa, entropia e horizonte de eventos são modificadas, favorecendo a emissão de fragmentos.

O que vem a seguir

Apesar das possibilidades teóricas apresentadas, o estudo não comprova que a divisão de buracos negros realmente ocorra no universo. Os autores enfatizam que tal fragmentação dependeria de condições físicas extremamente específicas. O professor Francesco Sannino, um dos líderes do estudo, comentou: “Ainda não podemos dar uma probabilidade exata de um buraco negro se dividir. Isso depende de como a gravidade se comporta além da teoria de Einstein, e estamos trabalhando para quantificar isso. Esperamos que pequenos buracos negros primordiais sejam mais propensos a se dividir do que buracos negros astrofísicos muito maiores”.