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Na astrofísica, há um ditado que diz que “os buracos negros não têm cabelo”.
Isto significa que, na teoria da relatividade geral, os buracos negros são objetos excepcionalmente simplistas. Tudo que você precisa para descrever um buraco negro é sua massa, sua carga elétrica e sua taxa de rotação. Só com esses três números, você tem tudo o que poderia saber sobre buracos negros. Em outras palavras, eles são carecas – não têm informações extras.
Este aspecto dos buracos negros é extremamente frustrante para os astrofísicos, que querem desesperadamente compreender como funcionam estes gigantes cósmicos. Mas como os buracos negros não têm “cabelos”, não há como aprender mais sobre eles e o que os motiva. Infelizmente, os buracos negros continuam sendo alguns dos objetos mais intrigantes e misteriosos do universo.
Mas este conceito de buracos negros “sem pêlos” baseia-se na nossa compreensão actual da relatividade geral, tal como formulada originalmente por Albert Einstein. Esta imagem da relatividade centra-se na curvatura do espaço-tempo. Qualquer entidade com massa ou energia dobrará o espaço-tempo em torno dela, e essa curvatura instrui essas entidades sobre como se mover.
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Esta não é a única maneira de construir uma teoria da relatividade, entretanto. Há uma abordagem totalmente diferente que se concentra na “torção” e não na curvatura do espaço-tempo. Nesta imagem, qualquer entidade com massa ou energia torce o espaço-tempo à sua volta, e essa torção instrui outros objetos sobre como se mover.
As duas abordagens, uma baseada na curvatura e outra baseada na torção, são matematicamente equivalentes. Mas como Einstein desenvolveu primeiro a linguagem baseada na curvatura, ela é muito mais amplamente utilizada. A abordagem da torção, conhecida como gravidade “teleparalela” pelo seu uso matemático de linhas paralelas, oferece muito espaço para insights teóricos intrigantes que não são óbvios na abordagem da curvatura.
Por exemplo, uma equipe de físicos teóricos explorou recentemente como a gravidade teleparalela poderia abordar o problema da pilosidade dos buracos negros. Eles detalharam seu trabalho em um artigo publicado no banco de dados de pré-impressão arXiv em julho. (A pesquisa ainda não foi revisada por pares.)
A equipe examinou extensões potenciais da relatividade geral usando o chamado campo escalar – um objeto quântico que habita todo o espaço e tempo. Um exemplo famoso de campo escalar é o bóson de Higgs, responsável por dar massa a muitas partículas. Pode haver campos escalares adicionais que habitam o universo e alteram sutilmente o funcionamento da gravidade, e os físicos há muito usam esses campos escalares na tentativa de explicar a natureza dos mistérios cósmicos, como a matéria escura e a energia escura.
Na relatividade geral baseada na curvatura regular, existem muitas maneiras de adicionar campos escalares. Mas na gravidade teleparalela existem muito mais opções. Esta equipe de pesquisa descobriu uma maneira de adicionar campos escalares à relatividade geral usando a estrutura teleparalela. Depois, usaram essa abordagem para investigar se estes campos escalares, que de outra forma seriam invisíveis, poderiam aparecer perto de buracos negros.
O resultado final: os campos escalares adicionados à relatividade geral, quando explorados através de lentes teleparalelas, deram alguns fios de cabelo aos buracos negros.
O “cabelo”, neste caso, é a presença de um forte campo escalar próximo ao horizonte de eventos de um buraco negro. Crucialmente, este campo escalar transporta informações sobre o buraco negro no seu interior, o que permitiria aos cientistas compreender mais sobre os buracos negros sem ter de mergulhar no seu interior.
Agora que os investigadores identificaram como dar algum cabelo aos buracos negros, precisam de trabalhar nas consequências observacionais destes resultados. Por exemplo, futuras observações de ondas gravitacionais poderão revelar assinaturas subtis destes campos escalares nas colisões de buracos negros.
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