Físicos da Universidade Goethe de Frankfurt propôs uma nova explicação para o destino de algumas estrelas massivas. Em vez de colapsarem completamente e formarem buracos negros, esses objetos poderiam dar origem a pequenos Universos em expansão dentro de si mesmos.

Os resultados foram publicados na revista científica Physical Review D e apresentam um modelo teórico para a formação das chamadas gravastars, estruturas hipotéticas que há décadas são consideradas possíveis alternativas aos buracos negros.

O que acontece quando uma estrela morre?

Estrelas muito massivas produzem energia por meio da fusão nuclear em seus núcleos. Esse processo gera uma pressão capaz de equilibrar a força da gravidade.

Quando o combustível se esgota, porém, a pressão diminui e a estrela começa a colapsar sob o próprio peso. Segundo o modelo tradicional, esse processo pode levar à formação de um buraco negro, onde a matéria é comprimida a níveis extremos.

Nesse cenário, surge uma singularidade, uma região em que a densidade se torna tão alta que as leis conhecidas da física deixam de descrever adequadamente o que acontece.

O problema das singularidades

Embora os buracos negros sejam amplamente aceitos pela comunidade científica, eles ainda apresentam desafios teóricos importantes.

Uma das principais dificuldades está justamente na singularidade. Os modelos atuais indicam que toda a massa seria comprimida em um ponto infinitamente pequeno, algo que a física moderna ainda não consegue explicar completamente.

Além disso, tudo o que ultrapassa o chamado horizonte de eventos desaparece da observação externa, incluindo luz e informação.

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O que são as gravastars?

Uma das alternativas propostas para resolver esses problemas são as gravastars, sigla em inglês para "estrelas gravitacionais de vácuo".

Esses objetos teriam massa e densidade semelhantes às de um buraco negro, mas sem singularidade ou horizonte de eventos.

Em vez disso, seu interior seria preenchido por energia escura, forma de energia associada à expansão acelerada do Universo. A pressão gerada por essa energia atuaria contra a gravidade, impedindo o colapso completo da estrela.

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Como um novo Universo poderia surgir

No novo estudo, os físicos Daniel Jampolski e Luciano Rezzolla desenvolveram uma solução matemática baseada na teoria da relatividade geral de Albert Einstein.

Segundo o modelo, o colapso de uma estrela extremamente massiva poderia desencadear o nascimento de um miniuniverso dentro da própria matéria em colapso.

Esse novo Universo passaria a se expandir impulsionado pela energia escura. A expansão geraria uma força oposta à gravidade, criando um equilíbrio capaz de interromper o colapso antes da formação de um buraco negro. O resultado seria uma gravastar estável.

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Uma hipótese ainda teórica

Os autores destacam que a proposta não significa que os buracos negros deixem de existir. Segundo eles, os objeto gravitacional extremo continuam sendo a explicação mais simples e natural para muitos fenômenos observados no cosmos. No entanto, explorar alternativas ajuda os cientistas a investigar regiões onde o conhecimento atual ainda é limitado.

A equipe afirma que o comportamento da matéria submetida a densidades extremas continua sendo uma das maiores questões em aberto da física moderna.

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Se modelos como esse forem confirmados no futuro, eles poderão oferecer novas explicações para objetos extremamente compactos observados no Universo.

Além disso, a pesquisa pode ajudar os cientistas a compreender melhor a relação entre gravidade, energia escura e a evolução de estruturas cósmicas.