Como distinguir um buraco negro de uma singularidade nua

Um novo estudo teórico conduzido por pesquisadores do Centro Harvard-Smithsonian de Astrofísica descobriu que há uma maneira, em princípio, de existirem buracos negros sem um horizonte de eventos – chamados de “singularidades nuas”.

Uma imagem gerada por computador de um campo de estrelas (à esquerda), visto por um astronauta perto de um buraco negro no centro do campo de visão (direita). A gravidade do buraco negro cria distorções visuais, algo bastante incomum.

Os buracos negros com massas de milhões ou até bilhões de vezes a do Sol parecem residir nos núcleos de galáxias. Em casos extremos, como  em quasares (núcleo de galáxias ativas alimentados por buracos negros supermassivos), há a ejeção de jatos estreitos de partículas a uma velocidade próxima à da luz. Acredita-se que esses jatos sejam conduzidos pela acreção de matéria em um disco quente em torno do buraco negro. Buracos negros muito menores, no entanto, são formados após o colapso de uma estrela muito massiva em uma supernova.

Um buraco negro na teoria tradicional é caracterizado por não ter “nenhum cabelo”, ou seja, é tão simples que pode ser completamente descrito por apenas três parâmetros: massa, spin, e carga elétrica. No paradigma padrão, o buraco negro é cercado por um “horizonte”, e uma vez que qualquer coisa – matéria ou luz (energia) – cai dentro desse horizonte, ela não pode escapar.

Esse quadro pode ser atraente, mas não há nenhuma prova direta que indique que núcleos galácticos tem, necessariamente, buracos negros com horizontes. As equações que descrevem o colapso da matéria na relatividade geral permitem outras soluções, e não exigem em todos os casos que o estado final final deve ser um buraco negro com horizonte. Se, por exemplo, a matéria for condensada muito gradualmente em vez de rapidamente em uma supernova, a teoria sugere que é possível que o produto final seja um buraco negro sem um horizonte de eventos. Tal objeto é chamado de “singularidade nua”.

O astrônomo Ramesh Narayan e dois colegas criaram uma maneira, pelo menos em teoria, para que tal processo de colapso gradual forme  uma singularidade nua. Além disso, eles exploraram maneiras pelas quais podemos distinguir os buracos negros de singularidades nuas usando o caráter da radiação emitida a partir de um disco em torno deles. Os resultados podem ajudar os astrônomos a investigar como esses objetos bizarros podem ter se formado.