Graças à tendência de absorver tudo ao seu redor - até os buracos negros leves - não divulgam pistas sobre suas origens ou histórias. Esse fato frustrante levou os cientistas na década de 1960 a declarar que os buracos negros "não têm cabelo". Com isso, os pesquisadores queriam dizer que os buracos negros tinham muito poucas características distintivas para separar um do outro.
Agora, novos cálculos sugerem que alguns buracos negros podem produzir pêlos, mas não podem mantê-lo por muito tempo. De acordo com o novo trabalho, os buracos negros que giram quase (mas não exatamente) na rotação máxima possível mostram algumas propriedades únicas. Mas essas propriedades não persistem muito antes do buraco negro ficar "careca" e se tornar indistinguível de outras de sua espécie.
"Esta é uma descoberta interessante, porque é um comportamento transitório", disse o autor do estudo Lior Burko, físico da Theiss Research, na Califórnia.
A metáfora dos cabelos de buracos negros surgiu da matemática feita pelos físicos Jacob Bekenstein e John Wheeler na década de 1960 e no início da década de 1970. Os pesquisadores argumentaram que, segundo a teoria geral da relatividade de Einstein, os buracos negros podem ser descritos por apenas três parâmetros observáveis: sua massa, seu momento angular e sua carga elétrica. Tudo o resto, todas as outras informações, ficam presas à força gravitacional do buraco negro e, portanto, é impossível observar. Dados dois buracos negros que correspondiam aos três valores, seria funcionalmente impossível diferenciar um do outro.
Desde então, os teóricos têm procurado algo que possa distinguir buracos negros um do outro. Se os cientistas pudessem encontrar algo, isso poderia abrir novas revelações sobre as origens de determinados buracos negros. Por exemplo, embora muitos buracos negros sejam pensados como restos de estrelas em colapso, alguns podem ter se formado logo após o Big Bang, coalescendo de regiões anormalmente densas no tecido universal mais antigo. Um desses buracos negros primordiais seria indistinguível de um buraco negro estelar se os dois tivessem a mesma massa, momento angular e carga elétrica.
Em 2018, um grupo de pesquisadores liderado pelo físico Dejan Gajic, da Universidade de Cambridge, descobriu que buracos negros extremos, aqueles com a carga elétrica máxima possível, têm propriedades únicas que podem diferenciar os objetos um do outro. Essas propriedades envolviam mudanças mensuráveis no horizonte de eventos de um buraco negro (o ponto no qual a força gravitacional é tão forte que a luz não pode escapar) e no horizonte de Cauchy (o ponto no qual a relação causal entre o passado e o futuro se rompe devido a efeitos de flexão temporal de um forte campo gravitacional).
Burko e seus colegas ficaram interessados em saber se propriedades únicas podem conter buracos negros quase extremos, mas não exatamente. Os pesquisadores fizeram as contas para dois tipos de buracos negros. O primeiro é um buraco negro Reissner-Nordström quase extremo, um tipo de buraco negro que tem quase a carga elétrica máxima possível, mas não gira. O segundo, um buraco negro quase extremo de Kerr, é um tipo de buraco negro que gira quase no máximo, mas não tem carga elétrica.
Nos dois buracos negros quase extremos, os pesquisadores encontraram evidências de "cabelos" - por um tempo. As propriedades únicas dos buracos negros quase extremos são mensuráveis quando um buraco negro simulado se forma pela primeira vez, relataram os pesquisadores em 15 de novembro na revista Physical Review Research, mas declinam ao longo do tempo em uma função quadrática do tempo. Isso significa que os valores diminuem rapidamente no início e depois diminuem mais lentamente com o passar do tempo. (A equipe de pesquisa não calculou a rapidez com que isso ocorreria em tempo real, o que seria diferente dependendo da massa, rotação e carga de um determinado buraco negro.)
"Por um curto período de tempo, se comporta como se tivesse cabelos como um buraco negro girando no máximo", disse Burko à Live Science. "Mas depois de algum tempo, ele começa a perder esse cabelo para que, eventualmente, fique careca novamente."
Embora todos esses cálculos sejam atualmente teóricos, há esperança de observações do mundo real que correspondam ou contradigam as descobertas. O experimento Observatório de Ondas Gravitacionais com Interferômetro a Laser (LIGO) está agora medindo ativamente ondas gravitacionais, que são ondulações no espaço-tempo criadas por objetos maciços como estrelas de nêutrons e buracos negros. O LIGO usa dois observatórios terrestres para medir ondas gravitacionais. E essas medidas podem fornecer uma olhada em buracos negros peludos.
Um próximo projeto, a Laser Interferometer Space Antenna (LISA), lançará três naves espaciais para detectar ondas gravitacionais do espaço. Esse projeto foi desenvolvido para detectar ondas gravitacionais de buracos negros supermassivos. Não há como dizer quanto tempo essas experiências terão que ser realizadas para encontrar um buraco negro quase extremo em ação, disse Burko, mas se alguém aparecer, suas ondas gravitacionais poderão ter cabelos.
