Cinquenta e quatro anos depois de Stephen Hawking apresentar uma das previsões mais importantes da física moderna, cientistas conseguiram a confirmação mais robusta já obtida de que a área total dos buracos negros não diminui durante uma fusão.

A comprovação veio da análise do sinal GW250114, produzido pela colisão de dois buracos negros localizados a mais de 1 bilhão de anos-luz da Terra. A onda gravitacional chegou ao planeta em 14 de janeiro de 2025 e foi registrada pelos detectores do LIGO instalados em Hanford, no estado de Washington, e Livingston, na Louisiana, nos Estados Unidos.

Os dois buracos negros possuíam massas estimadas em 32 e 34 vezes a massa do Sol. Durante bilhões de anos, eles se aproximaram, giraram um ao redor do outro e perderam energia até colidirem, formando um único buraco negro ainda maior.

A violência do encontro provocou ondulações no próprio espaço-tempo. Essas ondas gravitacionais viajaram pelo universo até atingirem a Terra, causando alterações menores que uma pequena fração do tamanho de um próton nos equipamentos do LIGO.

O sinal foi considerado o mais claro já registrado pela astronomia de ondas gravitacionais. A relação entre o sinal captado e os ruídos dos detectores chegou a 76,9, permitindo que os pesquisadores analisassem detalhes que não podiam ser observados com a mesma precisão nas detecções anteriores.

Katerina Chatziioannou, professora do Instituto de Tecnologia da Califórnia e integrante do LIGO, afirmou que os cientistas conseguiram ouvir o fenômeno “alto e claro”, condição que permitiu testar algumas das leis fundamentais da física.

A previsão colocada à prova foi apresentada por Stephen Hawking em 1971. O físico britânico demonstrou matematicamente que a área do horizonte de eventos de um buraco negro não poderia diminuir em processos descritos pela física clássica.

O horizonte de eventos é a fronteira invisível ao redor do buraco negro. Depois que matéria ou luz ultrapassam esse limite, não conseguem mais escapar da força gravitacional.

De acordo com o teorema de Hawking, quando dois buracos negros se encontram, a área do horizonte do objeto resultante precisa ser igual ou maior que a soma das áreas dos dois corpos anteriores. Mesmo que parte da massa seja transformada em ondas gravitacionais e lançada pelo espaço, a superfície total não pode encolher.

Foi exatamente isso que os pesquisadores observaram.

Antes da colisão, os dois buracos negros tinham uma área total estimada em aproximadamente 240 mil quilômetros quadrados. Após a fusão, o novo buraco negro passou a apresentar uma área próxima de 400 mil quilômetros quadrados.

O aumento confirmou a previsão de Hawking com uma confiança estatística de 99,999%. Uma análise anterior, realizada em 2021 com dados da primeira detecção de ondas gravitacionais, havia alcançado cerca de 95% de confiança, mas o sinal era menos nítido.

Geraint Pratten, pesquisador da Universidade de Birmingham e integrante da equipe responsável pelo estudo, comparou a diferença a um sussurro que se transformou em um grito. Segundo ele, a clareza do GW250114 permitiu submeter as teorias de Albert Einstein a alguns dos testes mais rigorosos já realizados.

Para Pratten, os dados validaram a previsão de Hawking de que, durante a fusão, a área combinada dos horizontes de eventos só pode crescer, nunca diminuir.

Os cientistas também analisaram o chamado ringdown, a fase que acontece imediatamente depois da colisão. Nesse momento, o buraco negro recém-formado ainda está se estabilizando e vibra como um sino depois de ser atingido.

Essas vibrações produzem diferentes frequências de ondas gravitacionais. Cada uma funciona como uma espécie de “voz” do buraco negro e revela informações sobre sua massa e sua velocidade de rotação.

Gregorio Carullo, professor da Universidade de Birmingham e coordenador de uma das equipes de análise, explicou que a qualidade do sinal permitiu separar dois tons diferentes emitidos pelo objeto recém-formado.

O comportamento desses tons coincidiu com as equações desenvolvidas em 1963 pelo matemático Roy Kerr. Pelo modelo de Kerr, um buraco negro astrofísico em rotação pode ser descrito essencialmente por duas características: massa e rotação.

A descoberta, portanto, não confirmou apenas o teorema da área de Hawking. Também apresentou uma das evidências mais sólidas de que os buracos negros encontrados no universo se comportam como previsto pelas equações de Kerr e pela teoria da relatividade geral de Einstein.

Patricia Schmidt, professora da Universidade de Birmingham e uma das coordenadoras da análise, atribuiu o avanço à evolução tecnológica dos detectores. Segundo ela, o registro de uma colisão semelhante à primeira observada pelo LIGO, mas com um sinal aproximadamente três vezes mais claro, abre caminho para uma nova fase da astronomia de precisão.

A confirmação também reforça a ligação entre os buracos negros e a termodinâmica. Na década de 1970, Hawking e o físico Jacob Bekenstein demonstraram que a área do horizonte de eventos está relacionada à entropia, uma medida associada à desordem e à quantidade de informação existente em um sistema.

Essa relação transformou os buracos negros em peças