O que há dentro um buraco negro é um mistério que ainda estamos longe de responder. Como nada pode sair do seu interior, é-nos impossível ver o que está dentro, por isso a nossa única forma de investigar o seu interior é através da teoria.
Mas por vezes, ao construir estas teorias, podemos cometer um erro ao estabelecer a cadeia de proposições matemáticas ou lógicas nas quais as teorias se baseiam. E isso é algo que poderia ter acontecido até com o próprio Stephen Hawking.
Isto é defendido por um trabalho recente que apareceu publicado como rascunho nas plataformas ArXiv sim Researchgate. O artigo talvez tivesse passado despercebido se não fosse assinado por um peso pesado da cosmologia, Roy Kerr.
O artigo questiona nada menos do que a noção de que existem singularidades dentro dos buracos negros. Ele faz isso falsificando um dos argumentos matemáticos a partir do qual Roger Penrose e Stephen Hawking construíram seu teorema sobre a singularidade.
Mas o que é singularidade? E quem é esse Kerr? Podemos responder mais ou menos ao mesmo tempo.
A ideia da existência de buracos negros é baseada na relatividade de Einstein e nas chamadas equações de campo de Einstein. A partir dessas equações, o físico alemão Karl Schwarzschild concebeu o que poderíamos considerar o modelo teórico mais simples de um buraco negro.
Neste modelo podem distinguir-se duas partes: um horizonte de eventos que delimita o volume do espaço onde a influência gravitacional do buraco negro é tão grande que nem mesmo a luz consegue escapar; e uma singularidade, um ponto no espaço e no tempo onde a densidade é tal que sua curvatura se torna infinita.
Houve um problema: todos os corpos celestes, pelo menos em parte devido às interações gravitacionais, tendem a girar. Resolver estaticamente as equações de campo de Einstein era uma coisa, mas se o momento angular fosse levado em consideração… as coisas ficariam mais complicadas. Tanto que demorou quase meio século até surgir um modelo de buraco negro que levasse em conta essa rotação. Quem resolveu esse problema foi o próprio Kerr. O ano era 1963.
Embora os chamados buracos negros de Kerr tenham uma singularidade (um em forma de anel em vez de concentrado em um ponto), este matemático de 91 anos classificou o consenso atual em torno da ideia de “fé, não ciência .” que os buracos negros têm singularidades em seus respectivos interiores.
El contrraargumento
Ele o faz lançando dúvidas sobre um dos argumentos que Penrose e Hawking propuseram uma vez ao defenderem a existência de singularidades. O argumento parte do comprimento afim da luz. A luz não “envelhece” já que tudo que se move a velocidades próximas à da luz, mas o comprimento afim permitiu aos teóricos ter uma medida análoga do seu “ciclo de vida”.
Partindo do fato de que esse comprimento afim era finito, Penrose e Hawking concluíram que o ponto em que a luz “acabou” não poderia ser outra coisa senão uma singularidade. Este é um argumento que permanece em vigor há mais de meio século e que Kerr atacou no seu último trabalho, provando, também matematicamente, que este comprimento afim finito não tinha necessariamente de implicar a existência de uma singularidade.
Se Kerr estiver certo, Penrose e Hawking eles teriam estragado seu argumento a favor da existência de singularidades, mas isso significa que singularidades não existem? Bem, não, também não.
Refutar uma prova é uma coisa e refutar uma hipótese é outra bem diferente. Como destacou a física e divulgadora Sabine Hossenfelder, um teste pode estar errado sem que a conclusão deixe de ser correta.
Poderão existir diferentes formas de construir esta hipótese, e este é o caso das singularidades. Podemos começar lembrando que é a própria teoria da relatividade que nos convida a pensar que existem singularidades dentro dos buracos negros, o comprimento afim é apenas uma maneira de provar isso matematicamente. Como explica Hossenfelder, não sabemos a força ou a razão pela qual a matéria pode ser comprimida o suficiente como causa da atração gravitacional para acabar cumprindo a previsão de Einstein.
A última questão a ter em mente que a física alemã nos lembra tem a ver com o fato de que ainda há muito que não sabemos sobre física. O que pensamos que sabemos sobre os buracos negros é baseado na relatividade e no que sabemos sobre a gravidade, mas esta teoria ainda não foi reunida com o que sabemos sobre a física quântica, as partículas e as interações fundamentais numa “teoria de tudo”. .
Para muitos físicos, os efeitos quânticos podem tornar o interior dos buracos negros muito diferente do que pensamos hoje. E poderiam até, hipoteticamente, ser aquela força que impede o surgimento da singularidade. Talvez esta teoria unificada seja nossa única passagem segura para entrar em um buraco negro. Teoricamente, é claro.
Em Xataka | Esta emocionante descoberta coloca em nossas mãos a possibilidade de compreender muito melhor a vida das estrelas.
Imagem | NASA/JPL-Caltech