Um estudo publicado na revista Physical Review D na semana passada investiga se um buraco negro poderia se dividir em dois, em um processo inverso à fusão já observada por detectores de ondas gravitacionais. Segundo os pesquisadores da Universidade do Sul da Dinamarca, a divisão seria teoricamente possível em condições específicas, principalmente se o buraco negro original girasse próximo ao limite máximo permitido. Os autores também discutem mecanismos que poderiam desencadear esse processo e a possibilidade de que dimensões extras tornem o fenômeno mais viável.
Buracos negros são regiões do espaço onde a gravidade é tão forte que nem a luz, a coisa mais rápido do Universo, consegue escapar. Esses “poços” gravitacionais já são conhecidos pela ciência há muito tempo, mas suas particularidades ainda impressionam astrofísicos. Já conhecemos como eles se formam: em 2019 astrônomos registraram sua primeira foto, além de também explorarmos que esses objetos se fundem. Este último fenômeno gera buracos negros supermassivos que também estão sendo estudados. Mas uma nova pergunta surgiu: se eles podem se fundir em um grande buraco negro, após isso eles também podem se separar?
O estudo da Universidade do Sul da Dinamarca, que partiu dessa premissa, encontrou um problema significativo para que o fenômeno pudesse acontecer. Os buracos negros possuem uma propriedade chamada entropia. A entropia é uma grandeza física que mede o grau de desordem de um sistema. Nos buracos negros, ela está relacionada à área do horizonte de eventos, uma espécie de fronteira ao redor do objeto. Em uma possível separação de buracos negros, a entropia poderia diminuir, algo que não pode acontecer espontaneamente, de acordo com a segunda lei da termodinâmica.
Mesmo com as limitações, ainda seria possível?
Depois desse obstáculo, os pesquisadores investigaram se existem condições que permitiriam a fragmentação. Uma das possibilidades envolve a rotação do buraco negro. Os cientistas analisaram os chamados buracos negros de Kerr, modelos que representam objetos em rotação. Segundo o estudo, mesmo que os cálculos de entropia permitam a divisão em determinadas situações, outras condições físicas ainda podem impedir o processo. Mas uma possível exceção estaria em buracos negros que giram próximos do limite máximo de rotação.
O trabalho também considera outros cenários, como a instabilidade de Gregory-Laflamme, associada a modelos com dimensões espaciais extras, e a superradiância, fenômeno que pode provocar instabilidades em buracos negros em rotação. Os pesquisadores também investigaram modelos alternativos de gravidade, nos quais as relações entre massa, entropia e horizonte de eventos são modificadas. Nessas condições, a emissão de pequenos fragmentos poderia ser favorecida.
Apesar das possibilidades, o estudo não comprova que buracos negros realmente se dividam. Os autores destacam que uma possível fragmentação ainda dependeria de condições físicas muito específicas.
“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”, comentou o professor Francesco Sannino, da Universidade do Sul da Dinamarca, um dos líderes do estudo.
