Estrelas ‘Bonecas Russas’ bizarras previstas com as equações da relatividade geral de Einstein
Um avanço recente na interpretação das equações fundamentais da teoria revolucionária de Albert Einstein sugere a possibilidade de objetos celestes hipotéticos chamados “nestars”. Estes poderiam ser compostos de entidades gravitacionais camadas, conhecidas como “gravastars”, lembrando a estrutura das bonecas russas, também referidas como bonecas matryoshka.
Uma das notáveis realizações da teoria da relatividade geral de Einstein, proposta em 1915, é sua capacidade de prever uma série de fenômenos astronômicos extraordinários através de suas equações centrais.
A teoria não apenas sugere que as forças gravitacionais são o resultado da distorção do espaço-tempo pela massa, mas também levou à conceitualização de buracos negros e das distorções do espaço-tempo que causam, conhecidas como ondas gravitacionais. Esses fenômenos foram empiricamente verificados; contudo, outras ideias derivadas da relatividade geral, como buracos brancos (os opostos dos buracos negros) e “buracos de minhoca” (passagens hipotéticas ligando buracos negros), permanecem teóricos. Ainda se espera para ver se esses conceitos serão validados no futuro.
Em 2001, a relatividade geral inspirou a hipótese dos “gravastars”, objetos densos com núcleos de energia escura, acreditada como responsável pela expansão do universo. Teoriza-se que nos gravastars, a energia escura contrabalancearia a força gravitacional para evitar o colapso.
Uma nova interpretação da relatividade geral agora introduz uma característica intrigante dos gravastars: eles poderiam ser dispostos em camadas concêntricas, formando estruturas conhecidas como “nestars”.
Daniel Jampolski, físico teórico da Universidade Goethe, descreve o nestar como semelhante a uma boneca matryoshka, com a teoria permitindo uma série de gravastars aninhados uns dentro dos outros.
Explorando a evolução das teorias dos buracos negros: Apenas um ano após a introdução pública da relatividade geral, Karl Schwarzschild, um físico alemão servindo na Primeira Guerra Mundial, formulou a primeira solução para as equações de campo da teoria. Esta solução surpreendeu até mesmo Einstein, que não esperava uma solução tão cedo.
A solução de Schwarzschild delineou dois aspectos-chave que levariam ao conceito de buraco negro. Propôs que a uma certa distância de uma massa, a velocidade de escape excederia a velocidade da luz.
Para a maioria dos corpos celestes, este raio de Schwarzschild se situa dentro deles. Por exemplo, o raio de Schwarzschild do sol é muito menor do que seu raio real. No entanto, se uma estrela colapsa para um tamanho menor que seu raio de Schwarzschild, forma-se um limite do qual nem mesmo a luz pode escapar, levando à ideia do horizonte de eventos de um buraco negro.
A solução também insinuou um ponto de extrema densidade onde as equações da relatividade geral falham, conhecido como a singularidade central de um buraco negro.
A realidade dos buracos negros foi confirmada em 1971, e mais tarde a existência de um buraco negro supermassivo, Sagitário A* (Sgr A*), no centro da Via Láctea foi verificada. Em 2019, a colaboração do Telescópio do Horizonte de Eventos revelou uma imagem de um anel brilhante ao redor do buraco negro no centro da galáxia Messier 87, validando ainda mais as previsões da relatividade geral.
Gravastars, teorizados por Pawel Mazur e Emil Mottola em 2001 como uma alternativa aos buracos negros, compartilham semelhanças com buracos negros, mas diferem significativamente. Eles não possuem horizontes de eventos e singularidades centrais, e seus núcleos consistem em energia escura.
O modelo de gravastar de Mazur e Mottola inclui uma casca extremamente fina de matéria comum, um recurso que os nestars refinam ao propor uma casca mais espessa formada por “empilhamento”.
Jampolski observa a viabilidade dessas estruturas, embora sua existência real permaneça incerta.
Luciano Rezzolla, co-desenvolvedor da teoria do nestar e físico teórico da Universidade Goethe, reconhece a natureza especulativa desses conceitos, enfatizando que a exploração de tais propriedades matemáticas aprofunda nosso entendimento dos buracos negros, mesmo que os nestars em si possam não existir.
Pesquisas sobre essas teorias, independentemente de sua aplicabilidade direta, abrem caminhos fascinantes originados de uma teoria com mais de um século.
Rezzolla comenta sobre a descoberta contínua de novas soluções dentro da relatividade geral, comparando-a a encontrar uma moeda de ouro em um caminho muito percorrido. [Live Science]
