O interior dos buracos negros continua a ser um enigma para a ciência. Em 1916, o físico alemão Karl Schwarzschild delineou uma solução para as equações da relatividade geral de Albert Einstein, na qual o centro de um buraco negro consiste numa chamada singularidade, um ponto em que o espaço e o tempo já não existem. Aqui, diz a teoria, todas as leis físicas, incluindo a teoria geral da relatividade de Einstein, já não se aplicam; o princípio da causalidade está suspenso.



Isto constitui um grande incômodo para a ciência – afinal, significa que nenhuma informação pode escapar de um buraco negro além do chamado horizonte de eventos. Esta pode ser a razão pela qual a solução de Schwarzschild não atraiu muita atenção fora do domínio teórico - isto é, até que o primeiro candidato a buraco negro foi descoberto em 1971, seguido pela descoberta do buraco negro no centro da nossa Via Láctea em a década de 2000 e, finalmente, a primeira imagem de um buraco negro, capturada pela Event Horizon Telescope Collaboration em 2019.

Em 2001, Pawel Mazur e Emil Mottola propuseram uma solução diferente para as equações de campo de Einstein que levaram a objetos que chamaram de estrelas gravitacionais condensadas, ou gravastars. Ao contrário dos buracos negros, as gravastars têm várias vantagens do ponto de vista teórico da astrofísica.

Por um lado, são quase tão compactos como os buracos negros e também exibem uma gravidade na sua superfície que é essencialmente tão forte como a de um buraco negro, assemelhando-se, portanto, a um buraco negro para todos os efeitos práticos. Por outro lado, as gravastars não possuem um horizonte de eventos, ou seja, uma fronteira a partir da qual nenhuma informação pode ser enviada, e seu núcleo não contém uma singularidade.

Em vez disso, o centro de uma gravastar é composto por uma energia exótica (escura) que exerce uma pressão negativa sobre a enorme força gravitacional que comprime a estrela. A superfície de uma gravastar é representada por uma película fina de matéria comum, cuja espessura se aproxima de zero.

Os físicos teóricos Daniel Jampolski e o Prof. Luciano Rezzolla da Goethe University Frankfurt apresentaram agora uma solução para as equações de campo da relatividade geral que descreve a existência de uma gravastar dentro de outra gravastar. Eles deram a este hipotético objeto celestial o nome de "nestar" (do inglês "nested"). O estudo foi publicado em Classical and Quantum Gravity .

Daniel Jampolski, que descobriu a solução como parte de sua tese de bacharelado orientada por Luciano Rezzolla, diz:"O nestar é como uma boneca matryoshka. Nossa solução para as equações de campo permite toda uma série de gravastars aninhados." Enquanto Mazur e Mottola postulam que o gravastar tem uma pele fina quase infinita que consiste em matéria normal, a casca composta por matéria do nestar é um pouco mais espessa:"É um pouco mais fácil imaginar que algo assim poderia existir."

Luciano Rezzolla, professor de Astrofísica Teórica na Universidade Goethe, explica:"É ótimo que mesmo 100 anos depois de Schwarzschild ter apresentado sua primeira solução para as equações de campo de Einstein a partir da teoria geral da relatividade, ainda seja possível encontrar novas soluções. É um pouco como encontrar uma moeda de ouro ao longo de um caminho que já foi explorado por muitos outros antes. Infelizmente, ainda não temos ideia de como tal gravastar poderia ser criado. Mas mesmo que os nestars não existam, explorar as propriedades matemáticas dessas soluções nos ajuda a fazer isso. entender melhor os buracos negros."

Mais informações: Daniel Jampolski et al, Soluções aninhadas de estrelas gravitacionais condensadas, Gravidade Clássica e Quântica (2024). DOI:10.1088/1361-6382/ad2317
Fornecido pela Goethe University Frankfurt am Main