Estrelas massivas produzem luz e calor através da fusão nuclear, um processo que liberta enormes 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, teoricamente continuando até que toda a sua massa seja comprimida num único ponto conhecido como singularidade.
Embora os buracos negros sejam amplamente reconhecidos pelos físicos, eles ainda levantam questões profundas. Como você pode comprimir uma massa igual a bilhões de sóis em um ponto infinitamente pequeno? Como pode o espaço-tempo tornar-se infinitamente curvado numa singularidade?
Neste limite extremo, as leis conhecidas da física deixam de fornecer respostas confiáveis. Os cientistas não conseguem descrever com precisão o que acontece nessas condições. Os buracos negros também apresentam outro problema porque escondem tudo além do 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 resolvidas, 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 conhecido como Gravastar.
Os Gravastars seriam quase tão densos e massivos quanto os buracos negros, tornando-os extremamente difíceis de detectar devido à sua intensa atração gravitacional. 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 estarão repletas de energia escura. Esta misteriosa forma de energia cria uma pressão externa que se opõe à gravidade e evita o colapso total.
Para muitos físicos, os Gravastars oferecem uma alternativa atraente porque evitam alguns dos problemas conceituais associados aos buracos negros. No entanto, uma questão importante permaneceu sem resposta durante décadas: como é que as estrelas gravitacionais realmente se formaram?
A nova solução oferece as formas de um miniuniverso
Os físicos teóricos Daniel Yampolski e o professor Luciano Rezzalo propuseram o que descrevem como a primeira solução dinâmica para as equações da teoria geral da relatividade de Albert Einstein, que explica como uma estrela em colapso pode criar uma estrela.
De acordo com o seu trabalho, o colapso de uma estrela massiva pode desencadear o nascimento de um universo em miniatura dentro da própria matéria em colapso. Este universo recém-formado não será muito diferente do Big Bang que deu origem ao nosso próprio cosmos. Tal como no nosso universo, a energia escura impulsionará a sua expansão.
À medida que o miniuniverso se expande, ele empurra para fora contra a atração da gravidade para dentro. Esta força oposta pode impedir o colapso antes que um buraco negro se forme. Como resultado, foi estabelecido um equilíbrio estável entre o material estelar em colapso e o universo interior em expansão. Esse equilíbrio cria uma gravastar.
Os investigadores dizem que a sua solução fornece a primeira explicação para uma questão que os cientistas têm debatido há cerca de 25 anos: como as estrelas gravitacionais podem formar-se a partir do colapso da matéria comum.
Espaço para uma nova física
Daniel Giampolski, que desenvolveu a solução durante sua tese de mestrado sob orientação de Luciano Retzal, explica: “O big bang do novo universo pode ocorrer quando a estrela já entrou em colapso quase a ponto de se tornar um buraco negro”.
O comportamento da matéria comprimida a densidades tão extraordinárias permanece pouco compreendido, deixando aberta a possibilidade de novos fenómenos físicos. Como aponta Yampolski: “É mais fácil imaginar que o Big Bang ocorre apenas numa fase muito tardia, quando a matéria já foi comprimida a um grau extremo, o que causou novos efeitos”.
Retzala, professor de astrofísica teórica na Universidade Goethe, enfatiza que explorar alternativas não significa desistir dos buracos negros. “A procura de alternativas aos buracos negros não deve levar ao cepticismo em relação aos buracos negros, que ainda representam a solução mais natural e mais simples para o destino do colapso gravitacional. No entanto, como cientistas em geral e como físicos teóricos em particular, é essencial manter uma abordagem de mente aberta ao que não sabemos, e assim explorar tanto a sabedoria convencional como interpretações mais exóticas.
