No ano passado, os astrónomos ficaram intrigados com um asteroide interestelar em rota de fuga que atravessou o nosso Sistema Solar vindo de algures muito para lá. Deslocava-se a cerca de 68 quilómetros por segundo, pouco mais do dobro da velocidade com que a Terra orbita o Sol.
Agora imagine que, em vez disso, se tratasse de algo muito maior e ainda mais rápido: um buraco negro a viajar a algo como 3.000 km por segundo. Nem daríamos por ele a aproximar-se até que a sua gravidade extrema começasse a perturbar as órbitas dos planetas mais exteriores.
Isto pode parecer um cenário absurdo - mas, ao longo do último ano, várias linhas de evidência convergiram para mostrar que um visitante destes não é impossível. Os astrónomos observaram sinais claros de buracos negros supermassivos em fuga a rasgar outras galáxias e encontraram indícios de que também deverão existir “fugitivos” mais pequenos, difíceis de detetar.
Buracos negros em fuga: a teoria
A narrativa começa nos anos 1960, quando o matemático neozelandês Roy Kerr encontrou uma solução para as equações da relatividade geral de Einstein que descrevia buracos negros em rotação. Esse avanço levou a duas conclusões fundamentais sobre buracos negros.
A primeira é o "teorema da ausência de cabelo", segundo o qual os buracos negros só se distinguem por três características: a massa, a rotação (spin) e a carga elétrica.
Para a segunda, é útil recordar a famosa expressão de Einstein, E = mc ², que estabelece que a energia tem massa. No caso de um buraco negro, a solução de Kerr indica que até 29% da massa de um buraco negro pode estar armazenada sob a forma de energia de rotação.
Há 50 anos, o físico inglês Roger Penrose concluiu que essa energia rotacional pode ser libertada. Um buraco negro em rotação funciona como uma bateria, capaz de libertar quantidades enormes de energia associada ao spin.
Um buraco negro pode conter cerca de 100 vezes mais energia extraível do que uma estrela com a mesma massa. E, se dois buracos negros se fundirem num só, uma parte substancial dessa energia colossal pode ser libertada em apenas alguns segundos.
Foram necessárias duas décadas de cálculos meticulosos em supercomputadores para compreender o que acontece quando dois buracos negros em rotação colidem e coalescem, gerando ondas gravitacionais.
Consoante a forma como os buracos negros estão a rodar, a energia das ondas gravitacionais pode ser emitida muito mais intensamente numa direção do que noutras - o que faz com que o buraco negro resultante seja impulsionado, como um foguete, no sentido oposto.
Se os spins dos dois buracos negros em colisão estiverem alinhados da maneira certa, o buraco negro final pode ser “lançado” a velocidades de milhares de quilómetros por segundo.
O que aprendemos com buracos negros reais
Tudo isto permaneceu no domínio da teoria, até os observatórios de ondas gravitacionais LIGO e Virgo começarem, em 2015, a detetar os “uivos” e “trinados” das ondas gravitacionais emitidas por pares de buracos negros em colisão.
Uma das descobertas mais entusiasmantes foi a das "ressonâncias finais": um “toque” semelhante ao de um diapasão nos buracos negros recém-formados, que nos revela informação sobre a sua rotação. Quanto mais depressa rodam, mais tempo “ressoam”.
À medida que as observações de buracos negros em coalescência se tornaram cada vez melhores, ficou claro que alguns pares apresentavam eixos de rotação orientados de forma aleatória e que muitos deles tinham energia de spin muito elevada.
Em conjunto, estes resultados reforçaram a possibilidade de existirem buracos negros em fuga. A mover-se a 1% da velocidade da luz, as suas trajetórias no espaço não seguiriam as órbitas curvas típicas das estrelas nas galáxias; seriam, em vez disso, quase retilíneas.
Buracos negros em fuga observados no Universo
Chegamos, assim, ao passo final desta sequência: a descoberta efetiva de buracos negros em fuga.
É difícil procurar buracos negros em fuga relativamente pequenos. Contudo, um buraco negro “fugitivo” com um milhão ou mil milhões de massas solares provocará perturbações enormes no gás e nas estrelas à sua volta enquanto atravessa uma galáxia.
Prevê-se que deixem atrás de si “rastros” de estrelas, formados a partir de gás interestelar, de modo semelhante a como se formam rastos de nuvens na esteira de um avião a jato. As estrelas nascem do colapso de gás e poeira atraídos pela passagem do buraco negro. É um processo que pode durar dezenas de milhões de anos, enquanto o buraco negro em fuga cruza uma galáxia.
Em 2025, vários artigos científicos apresentaram imagens de faixas de estrelas surpreendentemente retas no interior de galáxias, como na imagem referida. Estas parecem constituir evidência convincente de buracos negros em fuga.
Um dos artigos, liderado pelo astrónomo de Yale Pieter van Dokkum, descreve uma galáxia muito distante registada pelo telescópio James Webb, com um rasto invulgarmente brilhante de 200.000 anos-luz de comprimento. Esse rasto exibiu os efeitos de pressão esperados da compressão gravitacional do gás à medida que um buraco negro passa: neste caso, aponta para um buraco negro com massa 10 milhões de vezes a do Sol, a deslocar-se a quase 1.000 km/s.
Outro trabalho descreve uma esteira longa e reta a atravessar uma galáxia chamada NGC3627. Nesta situação, a causa mais provável é um buraco negro com cerca de 2 milhões de vezes a massa do Sol, a viajar a 300 km/s. O rasto tem aproximadamente 25.000 anos-luz.
Se estes fugitivos extremamente massivos existem, então também deverão existir “primos” mais pequenos, porque as observações de ondas gravitacionais sugerem que alguns pares se juntam com spins opostos - precisamente a configuração necessária para produzir impulsos (kicks) poderosos. E as velocidades alcançadas são mais do que suficientes para lhes permitir viajar entre galáxias.
Assim, buracos negros em fuga a atravessar galáxias - e até a deslocarem-se entre elas - tornam-se um novo ingrediente do nosso extraordinário Universo. Não é impossível que um apareça no nosso Sistema Solar, com consequências potencialmente catastróficas.
Ainda assim, não há motivo para perder o sono com esta possibilidade. As probabilidades são ínfimas. Trata-se apenas de mais uma forma de a história do nosso Universo se ter tornado um pouco mais rica e um pouco mais emocionante do que era antes.
David Blair, Professor Emérito, ARC Centre of Excellence for Gravitational Wave Discovery, OzGrav, The University of Western Australia
Este artigo foi republicado de The Conversation ao abrigo de uma licença Creative Commons. Leia o artigo original.
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