Estrelas massivas produzem luz e calor através da fusão nuclear, um processo que liberta grandes quantidades de energia dos seus núcleos. Eventualmente, porém, as maiores estrelas ficam sem combustível. Quando isso acontecer, a pressão externa criada pela radiação não será mais forte o suficiente para resistir à gravidade. A estrela começa a entrar em colapso sob o seu próprio peso e, teoricamente, continua até que toda a sua massa seja comprimida num ponto, chamado singularidade.
Embora os buracos negros sejam amplamente aceitos pelos físicos, eles ainda levantam questões profundas. Como pode uma massa equivalente a bilhões de sóis ser comprimida em um ponto infinitesimal? Como o espaço-tempo se torna infinitamente curvado numa singularidade?
Neste limite, as leis conhecidas da física já não fornecem respostas confiáveis. Os cientistas não conseguem descrever exatamente o que acontece nessas condições. Os buracos negros também apresentam outro desafio porque escondem tudo para além do seu horizonte de eventos. Qualquer matéria, radiação ou informação que atravesse esta fronteira, incluindo a própria luz, não pode mais ser observada.
Gravastars e o papel da energia escura
Devido a estas questões não respondidas, alguns investigadores exploraram a possibilidade de que pelo menos alguns objetos identificados como buracos negros possam na verdade ser algo completamente diferente. Uma alternativa proposta é um objeto ultracompacto chamado “gravastar”.
As estrelas gravitacionais são quase tão densas e massivas quanto os buracos negros, tornando-as extremamente difíceis de detectar devido à sua forte gravidade. No entanto, ao contrário dos buracos negros, eles não contêm uma singularidade ou um horizonte de eventos. Em vez disso, abaixo das camadas externas da matéria comum, elas estariam cheias de energia escura. Esta misteriosa forma de energia cria uma pressão externa que neutraliza a gravidade e evita o colapso completo.
Para muitos físicos, as estrelas gravitacionais oferecem uma alternativa atraente porque evitam alguns dos problemas conceituais associados aos buracos negros. No entanto, uma grande questão permaneceu sem resposta durante décadas: como é que as estrelas gravitacionais realmente se formam?
Nova solução mostra formação de miniuniversos
Os físicos teóricos Daniel Jampolski e o professor Luciano Rezzolla propuseram agora a primeira solução dinâmica para o que descrevem como as equações da relatividade geral de Albert Einstein, que explicam como as estrelas em colapso criam estrelas Grava.
De acordo com a sua investigação, o colapso de estrelas massivas poderia desencadear o nascimento de microuniversos dentro do próprio material colapsado. Este universo recém-formado não era tão diferente do Big Bang que deu origem ao nosso universo. Tal como no nosso universo, a energia escura impulsionará a sua expansão.
À medida que o microcosmo se expande, ele resiste à atração da gravidade para dentro e empurra para fora. Esta força oposta pode impedir o colapso de um buraco negro antes de se formar. O resultado é um equilíbrio estável entre o material estelar em colapso e o universo interno em expansão. Este equilíbrio cria uma estrela grave.
Os investigadores dizem que a sua solução fornece a primeira explicação para um problema que os cientistas têm debatido há cerca de 25 anos: como as estrelas gravitacionais emergem do colapso da matéria comum.
O espaço da nova física
Daniel Jampolski, que propôs esta solução em sua tese de mestrado sob orientação de Luciano Rezzolla, explica: “Depois que uma estrela entra em colapso a ponto de quase se tornar um buraco negro, o Big Bang do universo emergente se desenrola”.
O comportamento da matéria comprimida a densidades tão extraordinárias permanece pouco compreendido, abrindo a possibilidade para o surgimento de novos fenómenos físicos. Como salienta Jampolski: “É mais fácil imaginar que o Big Bang ocorreu apenas numa fase muito tardia, quando a matéria foi comprimida a extremos, dando origem a novos efeitos”.
Rezzola, professor de astrofísica teórica na Universidade Goethe, enfatizou que explorar alternativas não significa rejeitar os buracos negros. “Procurar alternativas aos buracos negros não significa ser cético em relação aos buracos negros, que continuam a ser a solução mais natural e simples para o destino do colapso gravitacional. No entanto, como cientistas em geral, e físicos teóricos em particular, devemos manter uma atitude imparcial em relação ao que não sabemos, e assim explorar tanto a sabedoria aceite como explicações mais exóticas. A história diz-nos que não é incomum que estas últimas se tornem as primeiras.”
