Buracos negros geralmente são o tipo de coisa que você associa a estrelas moribundas ou centros de galáxias - grandes, dramáticos, difíceis de não notar. Mas a física, sempre a estraga-prazeres, diz que não há um limite inferior estrito de tamanho. Sob as condições certas, buracos negros microscópicos podem se formar quando o espaço-tempo entra em um estado crítico estranho e se organiza em um padrão repetitivo, semelhante a um cristal. Sim, cristais de espaço-tempo. É uma coisa agora.

Pesquisadores da Universidade Goethe de Frankfurt e da TU Wien finalmente descobriram como descrever esse processo matematicamente. Pela primeira vez, eles derivaram uma fórmula exata para o fenômeno, usando o que descrevem essencialmente como "papel e lápis". Por que usar um supercomputador quando você pode simplesmente fazer do jeito antigo?

A ideia remonta a 1993, quando simulações de computador primeiro sugeriram que buracos negros poderiam se formar espontaneamente através do colapso crítico - um estado finamente equilibrado onde um pequeno empurrão de energia pode fazer toda a diferença. Pense em água a zero graus Celsius: uma pequena mudança faz ela congelar em cristais de gelo. Similarmente, sob condições críticas, a curvatura do espaço-tempo pode se arranjar em um padrão repetitivo através do espaço e do tempo, criando um "cristal de espaço-tempo".

Este cristal é, como o Prof. Daniel Grumiller da TU Wien coloca, "um objeto muito peculiar e fascinante". É um estado intermediário instável que pode seguir dois caminhos: pode simplesmente se dissolver, deixando para trás espaço-tempo comum com partículas se movendo livremente, ou - se você adicionar um pouquinho de energia - se transforma em um buraco negro. Porque é claro que sim.

Por décadas, físicos lutaram para reproduzir as simulações com equações. O avanço veio quando a equipe tentou um atalho atrevido: eles fizeram a matemática em mais dimensões do que nosso universo tem. Nosso universo tem quatro dimensões (três de espaço, uma de tempo), mas nada impede você de escrever equações para cinco, quarenta e duas, ou até infinitas dimensões. Surpreendentemente, o problema fica mais fácil quando você aumenta as dimensões ao infinito. É como resolver um labirinto pulando por cima do muro.

A equipe primeiro resolveu o problema em dimensões infinitas, depois verificou se a solução poderia ser traduzida de volta para quatro dimensões. Esse desvio matemático permitiu que eles extraíssem informações sobre o colapso crítico que anteriormente eram extremamente difíceis de obter analiticamente.

"Nossa técnica se mostra notavelmente estável", diz Florian Ecker da TU Wien. "Dependendo da precisão desejada, podemos melhorar sistematicamente nossas fórmulas usando métodos de aproximação adicionais." Então, físicos agora têm uma nova ferramenta para estudar a formação de buracos negros e outros comportamentos extremos do espaço-tempo sem depender apenas de simulações de computador. Porque nada diz 'progresso' como fazer mais com um lápis.

A pesquisa foi fornecida pela Universidade de Tecnologia de Viena. Nota: O conteúdo pode ser editado por estilo e extensão - e neste caso, com uma generosa dose de sarcasmo.