Андрей Тихомиров
Estudos científicos – 3

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Buracos negros no universo

Rajibul Sheikh, do Instituto de pesquisa básica Tata, na Índia, propôs uma maneira de distinguir gargantas de buracos negros. Pré-impressão de um artigo científico com cálculos teóricos da física publicado no site arXiv.org.

Um buraco de minhoca (também conhecido como Buraco de minhoca e Buraco de minhoca) é um objeto hipotético que a qualquer momento representa um "túnel direto" entre certas regiões do espaço. Imagine uma folha de papel amassada. Você pode viajar sem sair da superfície. Então, para ir do ponto a ao ponto B, você terá que superar fielmente todas as suas curvas. E você pode" perfurar " a superfície e chegar ao ponto desejado do outro lado diretamente. Esse é o tipo de oportunidade que o buraco de minhoca oferece (embora não seja para naves espaciais, mas, na melhor das hipóteses, para fótons).

Buracos de minhoca há muito tempo excitam a imaginação dos físicos, porque é uma maneira de olhar para regiões do espaço inacessíveis à observação direta devido à velocidade da luz muito pequena na escala do espaço. Além disso, de acordo com algumas teorias, buracos de minhoca conectam diferentes universos em um multiverso. Isso significa que você pode potencialmente olhar para outro universo.

A existência de buracos de minhoca não contradiz a teoria da Relatividade Geral de Einstein, a teoria do espaço – tempo mais profunda e melhor testada até o momento. É verdade que, para manter o moletom, são necessárias formas exóticas de matéria, cuja existência os físicos ainda não têm certeza.

Onde os teóricos não têm conhecimento, a observação pode ajudar. A dificuldade é que, para um astrônomo, a "entrada" no buraco de minhoca (o pescoço, como dizem os especialistas) deve parecer quase exatamente como um buraco negro.

Sabe-se que os buracos negros não são observados diretamente, por isso eles são negros. Eles são detectados graças ao brilho da matéria que cai sobre eles, os parâmetros das órbitas dos corpos-satélites e, mais recentemente, as ondas gravitacionais. No entanto, até agora, os astrônomos não sabiam como distinguir um buraco negro de um buraco de minhoca.

O xeque propõe esse método. Ele é baseado em uma estrutura especial que é formada devido ao efeito da gravidade do buraco negro sobre os fótons ao seu redor. Esta é uma área escura característica sobre um fundo brilhante, a chamada sombra. A fonte de" iluminação " necessária para criar uma sombra pode ser tanto o disco de matéria caindo em um buraco negro (um disco de acreção, como dizem os especialistas) quanto outros corpos celestes.

O físico examinou uma classe específica de buracos de minhoca, os chamados buracos de minhoca de Theo. Ele estudou teoricamente a relação entre a forma da sombra da garganta e sua velocidade de rotação em torno de seu eixo. O autor então comparou os resultados com o comportamento do modelo mais popular de Buraco Negro rotativo, conhecido como Buraco Negro de Kerr.

Como esclarece a edição ScienceAlert, descobriu-se que, com uma rotação lenta, a garganta do buraco de minhoca não pode ser distinguida de um buraco negro. No entanto, se o objeto gira mais rápido, a forma da sombra nos permite dizer se o buraco negro está à nossa frente ou se é a garganta de um buraco de minhoca. É importante que essas velocidades não sejam proibitivamente altas e possam ser observadas na realidade.

"Os resultados aqui mostram que os buracos de minhoca, que são discutidos neste artigo e têm uma velocidade de rotação razoável em torno de seu eixo, podem ser distinguidos de buracos negros através de observações de suas sombras", escreve Sheikh em um resumo de seu artigo.

A dificuldade é que, até o momento, as sombras dos buracos negros ou das gargantas dos buracos de minhoca nunca foram observadas. A razão é que isso requer uma resolução muito alta (a capacidade de distinguir pequenos detalhes). No entanto, o sistema de radiotelescópios EHT, projetado para "ver" diretamente o horizonte de eventos de um buraco negro, supostamente possui os parâmetros necessários e já realizou as primeiras observações.

Cientistas da Universidade Johns Hopkins propuseram a hipótese de um tipo especial de objetos cósmicos que são invisíveis e curvam a luz como buracos negros, mas não possuem um horizonte de eventos Clássico. A descoberta foi publicada na revista Physical Review D.

Os pesquisadores usaram a teoria das cordas para realizar uma busca teórica por objetos que poderiam reproduzir os mesmos efeitos gravitacionais que os buracos negros. Eles descobriram que essa condição corresponde a solitons topológicos, que são um tipo incomum de deformação do espaço e do tempo envolvendo medidas compactas adicionais.

Simulações de computador mostraram que os solitons topológicos, ao contrário dos buracos negros comuns, emitem fracos raios de luz que, de outra forma, não escapariam da gravidade de um buraco negro real. Os fótons se movem ao longo de numerosas trajetórias curvas, fazendo com que a sombra do falso buraco negro pareça borrada. Em um buraco negro comum, essa sombra define os limites do horizonte de eventos – a área da qual a luz não pode escapar.

Os solitons topológicos são o resultado de uma modificação feita em 2021 da teoria da relatividade geral de Einstein com algumas conclusões da teoria das cordas. Eles são um exemplo de objetos exóticos dentro da gravidade quântica, que tenta conciliar a mecânica quântica e os efeitos da relatividade. No entanto, mesmo sem o uso da teoria das cordas, é possível a existência de outros objetos hipotéticos que são alternativas aos buracos negros, como estrelas bóson e gravastars.

A. E. Tikhomirov: @Structural levels and systemic organization of matter”. "ЛитРес", Moscou, 2023, P. 1 (tradução do inglês): "físicos teóricos da Universidade Radbaud, em Nijmegen, realizaram um estudo para testar a teoria de Stephen Hawking sobre os buracos negros. Os resultados confirmaram isso em parte e também sugeriram que tudo no universo está gradualmente evaporando. O novo estudo teórico foi realizado pelos físicos Michael Vondrak, Walter Van Suylek e Heino Falcke. Eles testaram a teoria do famoso físico teórico Stephen Hawking sobre os buracos negros e descobriram que ele estava certo em muitos aspectos, mas não em tudo. Hawking, usando uma combinação da física quântica e da teoria da gravidade de Einstein, argumentou que o nascimento espontâneo e a aniquilação de pares de partículas devem ocorrer perto do horizonte de eventos. Esse é o chamado" ponto sem retorno", Ou seja, uma linha invisível além da qual, para qualquer objeto, mesmo o menor, não há mais salvação da força gravitacional do buraco negro.

Uma partícula e sua antipartícula nascem de um campo quântico por um tempo muito curto, após o qual são imediatamente aniquilados. Mas às vezes acontece que uma partícula cai em um buraco negro e a outra sai dele. Esse fenômeno é chamado de radiação Hawking. De acordo com Hawking, tal processo deve eventualmente levar à evaporação do buraco negro.