Quando duas estrelas de nêutrons se chocaram no espaço, elas criaram um poderoso tremor no universo - ondas gravitacionais que os cientistas detectaram na Terra em 2017. Agora, examinando essas gravações de ondas gravitacionais, um par de físicos acha que encontrou evidências de um buraco negro que violaria o puro modelo extraído da teoria da relatividade geral de Albert Einstein.
Na relatividade geral, os buracos negros são objetos simples: singularidades infinitamente compactadas, ou pontos de matéria, cercados por horizontes suaves de eventos através dos quais nenhuma luz, energia ou matéria pode escapar. Até agora, todos os dados coletados nos buracos negros eram compatíveis com esse modelo.
Mas na década de 1970, Stephen Hawking escreveu uma série de artigos sugerindo que as bordas dos buracos negros não são tão suaves. Em vez disso, eles se confundem graças a uma série de efeitos ligados à mecânica quântica que permitem que a "radiação Hawking" escape. Nos anos seguintes, surgiram vários modelos alternativos de buracos negros, onde esses horizontes suaves e perfeitos de eventos seriam substituídos por membranas mais frágeis e confusas. Mais recentemente, os físicos previram que essa nebulosidade seria particularmente intensa em torno de buracos negros recém-formados - substanciais o suficiente para refletir ondas gravitacionais, produzindo um eco no sinal da formação de um buraco negro. Agora, após a colisão de estrelas de nêutrons, dois físicos acham que encontraram esse tipo de eco. Eles argumentam que um buraco negro que se formou quando as estrelas de nêutrons se fundiram está tocando como um sino ecoando e destruindo a física simples dos buracos negros.
Se o eco é real, deve ser da confusão de um buraco negro quântico, disse o coautor do estudo Niayesh Afshordi, físico da Universidade de Waterloo, no Canadá.
"Na teoria da relatividade de Einstein, a matéria pode orbitar em torno de buracos negros a grandes distâncias, mas deve cair no buraco negro próximo ao horizonte de eventos", disse Afshordi à Live Science.
Portanto, perto do buraco negro, não deve haver material solto para ecoar ondas gravitacionais. Mesmo os buracos negros que se cercam de discos de material devem ter uma zona vazia ao redor de seus horizontes de eventos, disse ele.
"O atraso de tempo que esperamos (e observamos) para nossos ecos ... só pode ser explicado se alguma estrutura quântica estiver fora dos horizontes de seus eventos", afirmou Afshordi.
Isso é uma ruptura das previsões geralmente inabaláveis da relatividade geral.
Dito isto, os dados dos detectores de ondas gravitacionais existentes são barulhentos, difíceis de interpretar adequadamente e propensos a falsos positivos. Uma onda gravitacional que ecoava alguma poeira quântica em torno de um buraco negro seria um tipo totalmente novo de detecção. Mas Afshordi disse que, logo após a fusão, essa poeira deveria ter sido intensa o suficiente para refletir as ondas gravitacionais de maneira tão acentuada que os detectores existentes pudessem vê-la.
Joey Neilsen, astrofísico da Universidade Villanova, na Pensilvânia, que não participou do trabalho, disse que o resultado é convincente - principalmente porque os ecos apareceram em mais de um detector de ondas gravitacionais.
"Isso é mais convincente do que vasculhar os dados, procurando por um tipo específico de sinal e dizendo 'aha!' quando você o encontrar ", disse Neilsen à Live Science.
Ainda assim, ele disse, precisaria ver mais informações antes de estar absolutamente convencido de que os ecos eram reais. O artigo não explica outras detecções de ondas gravitacionais coletadas em cerca de 30 segundos após os ecos relatados, disse Neilsen.
"Como os cálculos de significância são muito sensíveis à maneira como você escolhe seus dados, eu gostaria de entender todos esses recursos antes de tirar conclusões firmes", afirmou ele.
Maximiliano Isi, astrofísico do MIT, era cético.
"Não é a primeira alegação dessa natureza vinda deste grupo", disse ele à Live Science.
"Infelizmente, outros grupos foram incapazes de reproduzir seus resultados, e não por falta de tentativa".
Isi apontou para uma série de artigos que não conseguiram encontrar ecos nos mesmos dados, um dos quais, publicado em junho, descreveu como "uma análise estatisticamente mais sofisticada e robusta".
Afshordi disse que este novo artigo dele tem a vantagem de ser muito mais sensível do que o trabalho anterior, com modelos mais robustos para detectar ecos mais fracos. Além disso, "a descoberta que relatamos ... é a mais estatisticamente significativa dentre as dezenas de pesquisas, pois tinha a chance de falso alarme de aproximadamente 2 em 100.000 ".
Mesmo que o eco seja real, os cientistas ainda não sabem exatamente que tipo de objeto astrofísico exótico produziu o fenômeno, acrescentou Neilsen.
"O que é tão interessante neste caso é que não temos idéia do que restou após a fusão original: um buraco negro se formou imediatamente ou havia algum objeto intermediário exótico e de curta duração?" Disse Neilsen. "Os resultados aqui são mais fáceis de entender se o remanescente é um hipermassivo que entra em colapso em mais ou menos um segundo, mas o eco apresentado aqui não me convence de que esse cenário foi o que realmente aconteceu".
É possível que haja ecos nos dados, disse Isi, o que seria extremamente significativo. Ele ainda não está convencido ainda.
Independentemente de como todos os dados se espalhem, disse Neilson, é claro que o resultado aqui está apontando para algo que vale a pena explorar ainda mais.
