Mesmo que um buraco negro possa ser descrito com um modelo matemático, isso não significa que ele exista na realidade.
Alguns modelos teóricos são instáveis: embora possam ser usados para executar cálculos matemáticos, do ponto de vista da física eles não fazem sentido. Um físico da Universidade RUDN desenvolveu uma abordagem para encontrar essas regiões de instabilidade. O trabalho foi publicado na revista Physics of the Dark Universe.
A existência de buracos negros foi prevista pela primeira vez pela teoria geral da relatividade de Einstein. Esses objetos têm uma atração gravitacional tão forte que nada, nem mesmo a luz, pode escapar deles. Buracos negros densos e massivos deformam o espaço-tempo (uma construção física com três dimensões espaciais e uma temporal). Muitos modelos matemáticos usados para descrever buracos negros incluem correções para levar em conta essas curvaturas de espaço-tempo. A principal condição de existência para todo modelo de buraco negro é sua estabilidade em casos de pequenas mudanças espaciais ou temporais. Buracos negros matematicamente instáveis não fazem sentido físico, pois os objetos que descrevem não podem existir na realidade. Um físico da Universidade RUDN sugeriu um método para identificar parâmetros de instabilidade de buracos negros no espaço-tempo 4D.
“Para que um modelo seja considerado viável, um buraco negro descrito por ele deve permanecer estável em caso de pequenas flutuações de espaço-tempo. Uma das abordagens mais promissoras para desenvolver teorias de gravidade alternativas inclui adicionar correções à equação de Einstein, incluindo a quarta peça a correção de Gauss-Bonnet e a correção de Lovelock que fornecem um nível mais alto de generalização “, disse Roman Konoplya, pesquisador do Instituto de Pesquisa e Educação de Gravitação e Cosmologia da Universidade RUDN.
O físico estudou estabilidade na teoria de Einstein-Gauss-Bonnet, na qual um buraco negro é descrito pela equação de Einstein com um quarto componente adicional. Anteriormente, ele havia se concentrado em uma descrição matemática diferente de um buraco negro, a chamada teoria de Lovelock, que descreve um buraco negro como a soma de um número infinito de componentes. A região de instabilidade acabou por estar intimamente associada aos valores das chamadas constantes de acoplamento: coeficientes numéricos pelos quais as correções da equação de Einstein são multiplicadas.
Segundo o físico, o modelo de Einstein-Gauss-Bonnet não prevê a existência de pequenos buracos negros, pois se as constantes de acoplamento forem relativamente grandes em comparação com outros parâmetros (como o raio de um buraco negro), o modelo quase sempre gira fora para ser instável. A região de estabilidade é muito maior se a constante de acoplamento tiver um valor negativo. Com base nesses cálculos, ele e sua equipe desenvolveram um programa para calcular a estabilidade de buracos negros com base em qualquer um de seus parâmetros.
“Nossa abordagem ajuda a testar a estabilidade dos modelos de buraco negro. Disponibilizamos o código ao público para que qualquer um de nossos colegas pudesse usá-lo para calcular regiões de instabilidade para modelos com um conjunto não especificado de parâmetros”, acrescentou Roman Konoplya.
Publicado em 06/11/2020 10h10
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