Apenas três coisas definem um buraco negro: sua massa total, sua carga elétrica e seu momento angular (ou spin, uma grandeza física associada à sua rotação). Segundo um grupo de pesquisadores do grupo Gravitation on Técnico (GRIT) do Instituto Superior Técnico, essa simplicidade se repete nos elétrons de um átomo; do mesmo jeito que essas partículas orbitam o núcleo atômico, partículas ainda desconhecidas podem estar girando ao redor de singularidades.
Para entender como os físicos Taishi Ikeda, Laura Bernard, Vitor Cardoso e Miguel Zilhao chegaram a essa conclusão, é preciso entender um conceito fundamental da física: o campo.
Existem campos como o escalar, o vetorial e o tensorial. O que os pesquisadores usaram foi o escalar – em uma definição simples, é aquele em que todos os pontos apresentam grandezas isentas de direção e sentido. Bons exemplos são mapas de temperaturas de uma região ou as densidades populacionais de uma cidade: o número é aquele mesmo.
Do macro para o micro
A noção de campo já é conhecida velha conhecida da matemática; somente no século passado, ela começou a ser usada também pela física para explicar o Universo, implicando que o cosmos (e tudo o que há nele) é, na realidade, um campo escalar. E assim chegamos ao elétron.
Em 1926, o cientista Werner Heisenberg afirmou que não é possível determinar, ao mesmo tempo e com precisão, a velocidade e a posição de um elétron – ao aumentar a precisão na determinação de um, perde-se a precisão na determinação do outro. Surgiu aí o princípio da incerteza de Heisenberg, que se tornou menos incerto quando se estipulou que, em vez de considerar uma órbita definida para o elétron, melhor seria admitir que existem regiões possíveis para este elétron estar – ou um campo.
Tanto elétrons como buracos negros são definidos por sua massa, seu spin e sua carga elétrica. Elétrons são partículas minúsculas que orbitam um ou mais núcleos (como na molécula de hidrogênio, ou H2). Se em torno do núcleo de um átomo existem campos onde orbitam elétrons, também seria possível uma singularidade (ou mesmo duas) cercada por um campo.
Foi isso que os autores do estudo descobriram: campos escalares podem existir em torno de buracos negros binários, ou mesmo se organizar da maneira como campos de elétrons em moléculas.
Moléculas gravitacionais
A coisa se complica um pouco agora, porque entra em cena duas das coisas mais misteriosas hoje na ciência do cosmos: a matéria escura e a energia escura – do mesmo jeito que elétrons existem em campos escalares de elétrons, também elas possam ser compostas de um ou mais campos escalares.
Vamos imaginar que a matéria escura está, de fato, distribuída em um campo, existindo como partículas escuras orbitando em torno de buracos negros binários, em trajetórias muito específicas do mesmo jeito que os elétrons se comportam no interior dos átomos.
Sistemas binários de buracos negros binários não duram: com sua monstruosa força gravitacional, acabam colidindo entre si e formando uma única singularidade e propagando, com o choque, ondas gravitacionais.
O que os pesquisadores do GRIT acreditam é que os campos ao redor dos dois buracos negros afetariam essas ondas gravitacionais emitidas, filtrando, desviando e dando novas formas às ondas que passassem por onde a matéria escura estaria.
A marca dessas “moléculas gravitacionais” poderia ser captada pelos interferômetros na Terra – ou seja, os astrofísicos seriam capazes de detectar esse tipo de matéria e assim, talvez descobrir que buracos negros, afinal, não são tão simples como parecem.
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