Durante quase um século, não conseguimos resolver enigma de Einstein: pesquisador de Madri acaba de encontrar a solução

A relatividade geral de Albert Einstein é, sem dúvida, uma das construções intelectuais mais formidáveis ​​da história. Ela nos permitiu prever tudo, desde ondas gravitacionais até a existência de buracos negros, mas a matemática que a sustenta é tão complexa que os físicos muitas vezes precisam recorrer a "truques" analíticos para fazer as equações funcionarem, simplificando os cenários.

Problema com solução

Até agora, sabíamos como descrever matematicamente um buraco negro em rotação e também sabíamos como descrever um universo em expansão. O que parecia impossível por quase 90 anos era unir ambos em uma única métrica precisa. Algo que foi resolvido graças a um pesquisador espanhol.

Elo perdido

Este marco foi alcançado por Alejandro Peña Peña, pesquisador da Universidade Autônoma de Madri (UAM), e seu trabalho acaba de ser publicado na prestigiosa revista Physics Letters B. O que Peña realizou é algo que os astrofísicos vêm buscando há décadas: uma solução exata para as equações de Einstein para uma massa em rotação imersa em um universo em expansão.

Conquista

Para entender a magnitude dessa conquista, precisamos olhar para trás, já que em 1963, o matemático Roy Kerr encontrou a solução para um buraco negro em rotação, mas ele assumiu que o universo ao seu redor era estático e vazio. Por outro lado, tínhamos o modelo FLRW, que descreve a expansão cosmológica em larga escala, e a métrica de McVittie, que conseguiu encaixar um buraco negro não rotativo em um universo em expansão.

Aqui, faltava a peça-chave: o buraco negro realista (em rotação) no universo realista (em expansão).

Solução

A nova solução matemática desenvolvida na UAM é um triunfo de elegância teórica, pois funciona perfeitamente em todos os limites:

• Se você remover a expansão do universo, a fórmula se torna exatamente a solução de Kerr.
• Se você remover a rotação do buraco negro, recupera a métrica de McVittie.
• Se você se afastar o suficiente do buraco negro, a matemática o leva de volta à geometria pura de um universo em expansão (FLRW).

Revés inesperado

Além da façanha matemática, este artigo tem consequências diretas e profundas para a nossa compreensão do cosmos hoje. Nos últimos anos, uma hipótese fascinante, o "acoplamento cosmológico", ganhou considerável força. Alguns teóricos sugeriram que os buracos negros estavam acoplados à expansão do universo; isto é, à medida que o universo se expandia, os buracos negros aumentavam de massa sem precisar engolir nova matéria. Sob essa premissa teórica, os buracos negros poderiam ser a fonte da misteriosa energia escura que acelera a expansão do cosmos.

No entanto, este trabalho traz essa ideia para a realidade, já que, ao aplicar a nova métrica precisa, a conclusão de Peña indica que a massa do buraco negro não cresce em paralelo com a expansão do universo.

Uma mudança

A solução matemática demonstra que o buraco negro e a expansão cósmica, embora coexistam no mesmo espaço-tempo, não se retroalimentam dessa maneira. Isso enfraquece consideravelmente a hipótese de que os buracos negros sejam os motores da energia escura, forçando a cosmologia a continuar buscando em outros lugares os responsáveis ​​pela expansão acelerada.

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