Cristais de espaço-tempo podem criar buracos negros microscópicos

Redação do Site Inovação Tecnológica - 29/06/2026

À esquerda, um cristal comum com uma estrutura cúbica. À direita, uma visualização de um cristal espaço-temporal.
[Imagem: TU Wien]

Cristal que vira buraco negro

Buracos negros tipicamente envolvem fenômenos de grandeza cósmica, eventos espetaculares como a morte de uma estrela massiva ou a fusão dessas estrelas.

Mas a teoria não tem preferência por dimensões, aceitando também a formação de buracos negros arbitrariamente pequenos: Buracos negros microscópicos podem emergir de estados críticos especiais após uma adição mínima de energia, quando o espaço-tempo se organiza em uma estrutura regular, semelhante a um cristal, durante um processo conhecido como colapso crítico.

Isto era só uma possibilidade até agora, mas um trio de pesquisadores das universidades de Frankfurt (Alemanha) e Viena (Áustria) acaba de conseguir pela primeira vez comprovar essa possibilidade matematicamente, descrevendo o fenômeno de formação de buracos negros minúsculos com uma fórmula exata, trazendo a possibilidade para mais perto do campo da observação.

Assim como a física permite que moléculas de água formem um cristal regular a partir de água líquida desordenada, a relatividade permite que a curvatura do espaço-tempo se organize em uma estrutura regular, um padrão repetitivo no espaço e no tempo. Surge então uma espécie de cristal do espaço-tempo, um híbrido entre um cristal comum (espacial) e um cristal do tempo - os físicos se referem ao processo que leva a esse estado como colapso crítico.

"Esse cristal do espaço-tempo é um objeto muito peculiar e fascinante," comentou o professor Daniel Grumiller. "É uma espécie de estado intermediário, um ponto instável que pode evoluir em duas direções diferentes. Ele pode simplesmente se dissolver novamente, deixando para trás o espaço-tempo comum preenchido com partículas em movimento livre. Mas, se uma pequena quantidade de energia for adicionada, a evolução segue um caminho completamente diferente: O discreto cristal do espaço-tempo se transforma em um buraco negro."

A solução funciona com precisão para universos com muitas dimensões. Agora será necessário trazê-la para nossas quatro dimensões.
[Imagem: Christian Ecker et al. - 10.1103/qgl5-5l3t]

Evento minúsculo, efeito dramático

Voltemos ao exemplo de água. Um pouco antes do seu limiar de congelamento, a água estará gelada, mas permanecerá líquida. Contudo, uma minúscula alteração na temperatura é suficiente para disparar um efeito dramático: A água se rearranja totalmente, passando do estado líquido para um cristal sólido de gelo.

De acordo com a teoria da relatividade, algo muito semelhante pode acontecer no espaço e no tempo: Sempre que partículas se movem de um lugar para outro, elas afetam o próprio espaço-tempo. "Dizemos que o espaço-tempo é curvado pela massa," explica o professor Christian Ecker. "Objetos grandes, como estrelas, curvam o espaço-tempo fortemente - por exemplo, podemos observar isso quando raios de luz são desviados por estrelas massivas. Mas massas menores também produzem curvatura no espaço-tempo, só que em menor grau."

É justamente quando a curvatura do espaço-tempo se organiza em uma estrutura regular, um padrão repetitivo no espaço e no tempo, que emerge o famoso cristal espaço-temporal. Ao estudar esse conceito em um universo multidimensional, a equipe descobriu que, em vez de ficar mais complicada, a matemática que descreve a eventual coalescência do cristal espaço-temporal em um buraco negro fica incrivelmente simples, permitindo a solução exata que eles encontraram.

O próximo passo será verificar se a solução pode ser transposta de volta para um número menor de dimensões. Se for, os físicos terão então conseguido obter informações sobre nosso Universo quadridimensional fazendo um desvio oportuno por um universo hipotético com infinitas dimensões.

"Nossa técnica se mostrou notavelmente estável. Dependendo da precisão desejada, podemos aprimorar sistematicamente nossas fórmulas usando métodos de aproximação adicionais," explicou o professor Florian Ecker. "Isso nos proporciona um novo método para estudar fenômenos relacionados a buracos negros que antes não podiam ser analisados analiticamente."

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