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Um novo modelo matemático para encontrar buracos negros em uma maior gama de situações: este é o resultado de uma colaboração entre os pesquisadores Ivan Pontual Costa e Silva da Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC); Jonatan Herrera, da Universidad de Córdoba (UCO, Espanha); e Jose Luis Flores, da Universidad de Málaga (Espanha). A pesquisa foi publicada no Journal of High Energy Physics no final de 2018.

Professor do Departamento de Matemática da UFSC, Pontual explica que a proposta é uma abordagem mais ampla do que a normalmente utilizada pela Física Teórica, e abre possibilidades para delinear a grande variedade de possíveis buracos negros, cobrindo uma variedade maior de modelos. “Trata-se de um resultado de aplicação na física, especificamente sobre uma previsão da Teoria da Relatividade Geral, que são os buracos negros. É um trabalho matemático caracterizado por uma maior generalidade; ao invés de analisar um modelo específico, estudamos uma classe grande de modelos”, diz Pontual.

O modelo matemático é baseado na ideia de que determinar qual região corresponde ao buraco negro pode ser feita descrevendo quais regiões do espaço “escapam” dele. “Já que há uma região onde em princípio nada escapa, posso tentar entender isso da seguinte maneira: o que significa, realmente, escapar? Que você pode enviar algum tipo de sinal para regiões ‘distantes’”. Ele cita como exemplo uma lanterna ou sinal de celular que uma pessoa emita para outra – a característica fundamental do buraco negro é não permitir que a luz ou sinal saia; sempre vai ser recapturado. A ideia é definir o buraco negro em termos negativos. “Descrevemos matematicamente uma região da qual posso receber os sinais: tudo o que restar é o buraco negro”.

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Buracos negros são objetos fascinantes, opina o professor, e capturam a imaginação das pessoas, “algumas características são tão impressionantes que até a ficção falha em igualar-se, não lhes faz justiça completamente”. De forma genérica, afirma Pontual, buracos negros são possíveis estados finais da vida de uma estrela. “Assim como qualquer sistema na natureza, as estrelas nascem, existem durante determinado tempo, e depois morrem. No final de seu ciclo de vida, as estrelas, objetos extremamente massivos, sofrem um colapso devido à sua própria gravidade, e o que vai acontecer nesse momento depende de quanta massa a estrela tem”. O estado final mais extremo de todos é que é chamado de buraco negro, define Pontual. “Num buraco negro, essencialmente, a estrela que lhe dá origem é tão massiva que começa a colapsar continuamente, e nenhuma força conhecida da natureza pode impedir isso. A diferença nesse caso é que esse colapso continua até que toda a massa do que foi antes uma estrela se concentra em um único ponto de densidade virtualmente infinita, chamado singularidade; o quê realmente acontece nesse núcleo não sabemos. Nossa atual compreensão científica chega até muito perto da singularidade, mas muito pouco se sabe sobre ela própria. No entanto, sabemos que existe um raio-limite que, uma vez cruzado, gera um ‘horizonte de eventos’ que serve como fronteira de uma região ao redor dessa massa que tem uma característica: um campo gravitacional tão poderoso que impede até a luz de sair”, informa o professor.

Representação de um buraco negro. Crédito: NASA/JPL-Caltech

O professor explica que a pesquisa estabelece novas caracterizações geométricas de buracos negros e áreas adjacentes, mas que essas definições, embora precisas e refinadas, precisam ser testadas e aperfeiçoadas em exemplos concretos. “É o nosso primeiro resultado nessa linha, e temos planos de desenvolvê-la, aprender um pouquinho mais sobre esta definição que a gente propôs e testá-la”, diz Pontual. “Nem sempre, quando você faz uma definição nova, ela funciona no primeiro momento. Pode ser que você tenha que refiná-la, num processo autoalimentado: testar se ela funciona, tentar obter novos resultados, aplicar em mais situações, ver como ela se sai”.

Embora os cientistas estejam “empenhados em buscar o conhecimento como um fim em si mesmo”, noções teóricas como as gerados pela Teoria da Relatividade são utilizadas cotidianamente, sem as pessoas saberem do seu impacto, relata Pontual. “O GPS, por exemplo, utiliza diretamente a Teoria da Relatividade Geral de Einstein; se você não usar (a teoria) para fazer correções no tempo de transmissão do satélite para o seu celular, você rapidamente perde precisão na localização por vários metros, e de um dia para o outro, por quilômetros”, assinala, lembrando de como aplicativos como o Waze fazem triangulação utilizando satélites. “Isso sem mencionar que vários dos dispositivos que usamos, como computadores e celulares necessitam de conhecimentos científicos bastante sofisticados para existir, e várias patentes originam-se do aperfeiçoamento de ferramentas de medição na ciência”, conclui.

Caetano Machado/Jornalista da Agecom/UFSC

Foto: Pipo Quint/Fotógrafo da Agecom/UFSC