Ao longo do último século, a humanidade avançou na compreensão tanto das maiores estruturas do universo quanto das menores partículas que o compõem. Em escalas cosmológicas, a teoria da relatividade geral, desenvolvida por Albert Einstein, forneceu um modelo extremamente preciso sobre como a gravidade e o espaço-tempo funcionam. Paralelamente, a mecânica quântica abriu caminho para o entendimento do mundo subatômico, resultando no modelo padrão da física de partículas, que descreve com precisão as interações fundamentais entre os constituintes da matéria. No entanto, embora cada uma dessas teorias seja eficaz dentro do seu domínio, elas não se integram de maneira harmoniosa.
Um dos maiores obstáculos na tentativa de unificar essas duas estruturas teóricas é a ausência de uma teoria da gravidade quântica, que também envolveria a identificação da partícula responsável por essa força, conhecida como gráviton. Essa lacuna teórica também pode ajudar a explicar por que a relatividade geral deixa de funcionar em pontos extremos do espaço-tempo, como as singularidades encontradas no interior de buracos negros. Algumas propostas, como a teoria das cordas, buscam solucionar essa incompatibilidade, mas até o momento não há evidências conclusivas que sustentem essas ideias.
Buscando novas respostas, o físico Xavier Calmet, em parceria com os pesquisadores Andrea Giusti e Marco Sebastianutti, decidiu calcular soluções para buracos negros dentro do contexto da gravidade quântica, utilizando os conhecimentos disponíveis e partindo dessas soluções para deduzir o que a teoria subjacente poderia ser.
Segundo Calmet, embora ainda não exista uma teoria completa da gravidade quântica, qualquer que seja a forma final dessa teoria — seja ela baseada na teoria das cordas ou em uma abordagem completamente distinta —, ela obrigatoriamente deverá se ajustar à relatividade geral em escalas macroscópicas. Com base nisso, é possível empregar métodos contemporâneos da teoria quântica de campos para realizar cálculos dentro do regime da gravidade quântica, mesmo sem o conhecimento completo da estrutura teórica definitiva.
Calmet começou a se dedicar ao estudo de buracos negros dentro da gravidade quântica em 2009, ao ingressar na Universidade de Sussex. Em 2022, junto a um grupo internacional de cientistas, ele propôs a chamada teoria do “cabelo quântico”, segundo a qual a matéria que colapsa em um buraco negro deixaria impressões específicas no seu campo gravitacional. Essa hipótese foi desenvolvida como uma possível solução para o Paradoxo da Informação dos Buracos Negros — uma contradição entre a mecânica quântica, que sustenta que a informação não pode ser destruída, e a ideia de que ela desapareceria com a radiação de Hawking emitida pelos buracos negros.
Embora o estudo mais recente traga evidências matemáticas da existência de soluções quânticas para buracos negros, essas soluções não podem ser aplicadas à região próxima à singularidade, pois isso exigiria um entendimento completo da gravidade quântica, ainda não disponível. Mesmo assim, o fato de tais soluções existirem indica que é possível desenvolver uma teoria unificada que concilie as descrições clássica e quântica do universo.
De acordo com Calmet, a demonstração da existência dessas novas soluções para buracos negros dentro do campo da gravidade quântica é significativa, pois elas não são simples variações das soluções previstas pela relatividade geral, mas sim objetos completamente novos que só podem existir em um cenário governado pelas leis da gravidade quântica.
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