Agora, dois matemáticos provaram que Hawking e seus colegas estavam errados. O novo trabalho — contido em um par de artigos recentes por Cristoph Kehle do Instituto de Tecnologia de Massachusetts e Ryan Unger da Universidade de Stanford e da Universidade da Califórnia, Berkeley — demonstra que não há nada em nossas leis conhecidas da física que impeça a formação de um buraco negro extremo.
A sua prova matemática é “bela, tecnicamente inovadora e fisicamente surpreendente”, disse Mihalis Dafermosum matemático da Universidade de Princeton (e orientador de doutorado de Kehle e Unger). Ele sugere um universo potencialmente mais rico e variado no qual “buracos negros extremos poderiam estar lá fora astrofisicamente”, ele acrescentou.
Isso não significa que sejam. “Só porque existe uma solução matemática que tem propriedades legais não significa necessariamente que a natureza fará uso dela”, disse Khanna. “Mas se de alguma forma encontrarmos uma, isso realmente nos faria pensar sobre o que estamos perdendo.” Tal descoberta, ele observou, tem o potencial de levantar “alguns tipos de questões bem radicais”.
A Lei da Impossibilidade
Antes da prova de Kehle e Unger, havia boas razões para acreditar que buracos negros extremos não poderiam existir.
Em 1973, Bardeen, Carter e Hawking introduziram quatro leis sobre o comportamento de buracos negros. Elas se assemelhavam às quatro leis há muito estabelecidas da termodinâmica — um conjunto de princípios sacrossantos que afirmam, por exemplo, que o universo se torna mais desordenado ao longo do tempo, e que a energia não pode ser criada ou destruída.
Em seu artigo, os físicos provaram suas três primeiras leis da termodinâmica do buraco negro: a zero, a primeira e a segunda. Por extensão, eles assumiram que a terceira lei (como sua contraparte termodinâmica padrão) também seria verdadeira, embora eles ainda não fossem capazes de prová-la.
Essa lei afirmava que a gravidade da superfície de um buraco negro não pode diminuir para zero em um período finito de tempo — em outras palavras, que não há como criar um buraco negro extremo. Para apoiar sua alegação, o trio argumentou que qualquer processo que permitisse que a carga ou o spin de um buraco negro atingissem o limite extremo também poderia resultar no desaparecimento total de seu horizonte de eventos. Acredita-se amplamente que buracos negros sem um horizonte de eventos, chamados de singularidades nuas, não podem existir. Além disso, como a temperatura de um buraco negro é conhecida por ser proporcional à sua gravidade de superfície, um buraco negro sem gravidade de superfície também não teria temperatura. Tal buraco negro não emitiria radiação térmica — algo que Hawking mais tarde propôs que os buracos negros tinham que fazer.
Em 1986, um físico chamado Werner Israel pareceu pôr fim à questão quando publicou uma prova da terceira lei. Digamos que você queira criar um buraco negro extremo a partir de um regular. Você pode tentar fazer isso fazendo-o girar mais rápido ou adicionando mais partículas carregadas. A prova de Israel pareceu demonstrar que fazer isso não poderia forçar a gravidade da superfície de um buraco negro a cair para zero em um período finito de tempo.
Como Kehle e Unger acabariam descobrindo, o argumento de Israel escondia uma falha.
Morte da Terceira Lei
Kehle e Unger não se propuseram a encontrar buracos negros extremos. Eles tropeçaram neles inteiramente por acidente.
Eles estavam estudando a formação de buracos negros eletricamente carregados. “Percebemos que poderíamos fazer isso” — criar um buraco negro — “para todas as proporções de carga para massa”, disse Kehle. Isso incluía o caso em que a carga é a mais alta possível, uma marca registrada de um buraco negro extremo.
Dafermos reconheceu que seus antigos alunos haviam descoberto um contraexemplo à terceira lei de Bardeen, Carter e Hawking: eles mostraram que poderiam de fato transformar um buraco negro típico em um buraco negro extremo em um período finito de tempo.
Kehle e Unger começaram com um buraco negro que não gira e não tem carga, e modelaram o que poderia acontecer se ele fosse colocado em um ambiente simplificado chamado campo escalar, que assume um fundo de partículas uniformemente carregadas. Eles então atingiram o buraco negro com pulsos do campo para adicionar carga a ele.
