⚫ A observação de buracos negros pode revelar a famosa gravidade quântica

Os buracos negros, essas entidades cósmicas extremas, podem conter as pistas que faltam para resolver um dos maiores mistérios da física: a unificação entre a relatividade geral e a mecânica quântica.


Há mais de um século, a relatividade geral de Einstein descreve brilhantemente a gravitação em grande escala. No entanto, ela permanece incompatível com a mecânica quântica, que rege os fenômenos em escala de partículas. Esse conflito torna-se inevitável quando tentamos entender o que acontece no coração dos buracos negros, onde esses dois quadros teóricos devem coexistir.

Os buracos negros, resultantes diretamente das equações de Einstein, formam um laboratório natural para testar os limites do nosso conhecimento. Seu centro abriga uma singularidade, uma zona de densidade infinita onde as leis conhecidas deixam de funcionar. Essa singularidade sugere que a relatividade geral é incompleta, e que uma teoria da gravidade quântica é necessária para avançar.


É diante dessa problemática que o físico Xavier Calmet (Universidade de Sussex) e seus colegas propuseram uma nova abordagem. Ao integrar correções quânticas às equações de Einstein, eles obtiveram soluções inéditas para descrever os buracos negros. Seu método não se baseia em uma teoria completa, mas oferece um primeiro passo concreto em direção a uma descrição quantificada da gravidade.

Essas soluções preveem a existência de buracos negros ligeiramente diferentes daqueles descritos pela relatividade geral. No entanto, atualmente ainda é muito difícil distingui-los com nossos meios de observação, principalmente devido à sua distância.

Seus trabalhos, publicados na A Letters Journal Exploring the Frontiers of Physics, abrem um caminho promissor para conciliar os dois grandes pilares da física moderna. Mesmo que os buracos negros ainda guardem seus segredos, eles podem ser a porta de entrada para uma teoria unificada.

O que é gravidade quântica?

A gravidade quântica é uma teoria em desenvolvimento que busca unificar a relatividade geral e a mecânica quântica. Cada uma funciona em seu domínio, mas são incompatíveis quando aplicadas juntas, por exemplo em regiões de gravidade extremamente forte concentrada em um espaço minúsculo.

As teorias candidatas são numerosas, como a teoria das cordas ou a gravidade quântica em loops, mas nenhuma ainda pôde ser verificada experimentalmente. O desafio é compreender fenômenos extremos, como os que ocorrem dentro de buracos negros ou durante o Big Bang.

Por que os buracos negros são tão importantes para a gravidade quântica?

Os buracos negros são os únicos objetos conhecidos onde os efeitos relativísticos e quânticos tornam-se simultaneamente dominantes. Eles oferecem um terreno único para testar hipóteses sobre a gravidade quântica.

Seu centro teórico – a singularidade – representa uma falha da relatividade. Integrar ali os efeitos quânticos talvez permita evitar essa singularidade e compreender melhor a estrutura íntima do espaço-tempo.

Graças a instrumentos como o Event Horizon Telescope, tornou-se possível observar efeitos sutis ao redor de buracos negros. Esses dados poderiam um dia discriminar entre as previsões da relatividade clássica e aquelas oriundas de uma gravidade quântica.

Fonte: A Letters Journal Exploring the Frontiers of Physics