Um dogma da cosmologia moderna acaba de ser derrubado pela matemática. Por décadas, físicos negaram a existência dos chamados buracos negros extremas, objetos teóricos com temperatura de zero absoluto, por considerá-los uma violação da terceira lei da termodinâmica. Agora, um trabalho de 2024 dos matemáticos Christoph Kehle, do MIT, e Ryan Unger, de Stanford, demonstrou que, afinal, sua existência é compatível com as leis da física.
A descoberta, detalhada em reportagem do portal Xataka, não é apenas um ajuste de rota, mas uma correção fundamental que abala um consenso de longa data. Ela força a comunidade científica a reavaliar não apenas a natureza dos buracos negros, mas também uma das leis fundamentais que governam a energia no universo.
O limite que não podia ser cruzado
Um buraco negro é definido por sua massa, carga elétrica e rotação (spin). Quando a carga ou a rotação atingem seu valor máximo possível, o objeto chega a um estado conhecido como “extremalidade”. Nesse ponto, a gravidade em sua superfície se torna nula, o que implica que ele não emite radiação Hawking e, consequentemente, sua temperatura seria o zero absoluto.
O problema é que a terceira lei da termodinâmica postula que nenhum sistema pode atingir o zero absoluto. Baseados nesse princípio, os físicos assumiram que a natureza proibiria a formação de buracos negros extremas, uma ideia alinhada à hipótese da “censura cósmica” de Roger Penrose. Acreditava-se que tentar criar um desses objetos levaria inevitavelmente a uma “singularidade nua” — um ponto onde a relatividade geral falha —, algo que o universo parece evitar a todo custo.
A prova matemática e suas implicações
O trabalho de Kehle e Unger encontrou a brecha. Eles descreveram dois mecanismos teóricos pelos quais um buraco negro pode atingir a extremalidade sem gerar uma singularidade nua. O primeiro envolve adicionar matéria carregada de forma gradual; o segundo, colapsar um feixe de partículas carregadas para formar diretamente um buraco negro extremal. Em ambos os cenários, as leis da física são respeitadas.
As implicações são profundas. Buracos negros extremas, apesar da temperatura zero, conservam entropia, tornando-se laboratórios ideais para estudar a composição microscópica desses corpos. Além disso, a teoria sugere que a matéria caindo neles deixaria uma assinatura observacional distinta. O que era uma impossibilidade teórica agora se torna um alvo para os astrofísicos.
A questão deixa de ser se esses objetos podem existir e passa a ser onde eles estão. A prova matemática abriu a porta para que a terceira lei da termodinâmica seja, talvez, não violada, mas reformulada para acomodar essas novas realidades cósmicas. A caçada empírica por um buraco negro de temperatura zero está oficialmente aberta.
Com reportagem de Brazil Valley
Source · Xataka
