#Estrela de quark #Estrela Estranha
Previsto há mais de um século como monstruosas concentrações de massa que torturam o tecido do Universo em armadilhas de luz e informação, os buracos negros agora são estabelecidos como objetos de fato.
Mas será que cada distorção de luz que encontramos agora pode ser uma concentração certificada de densidade infinita, ou devemos deixar espaço para a possibilidade de que outras raças exóticas de estranheza cósmica também possam parecer estranhamente como um buraco no espaço?
Usando modelagem matemática preservada para a teoria das cordas, um trio de físicos da Universidade Johns Hopkins, nos EUA, descobriu que alguns objetos que parecem buracos negros de longe podem ser algo totalmente diferente de perto: um novo tipo de estrela exótica hipotética chamada sóliton topológica.
Dado que a teoria das cordas é uma hipótese que implora por um meio a ser testado, esses objetos estranhos existem apenas no papel, flutuando no reino da matemática pura. Pelo menos, até onde sabemos. Mas mesmo como uma construção teórica, eles poderiam nos ajudar um dia a distinguir os verdadeiros buracos negros dos impostores.
“Como você diria que não há um buraco negro? Não temos uma boa maneira de testar isso”, diz o físico Ibrahima Bah. “Estudar objetos hipotéticos como sólitons topológicos nos ajudará a descobrir isso.”
Os buracos negros são indiscutivelmente os objetos conhecidos mais misteriosos do Universo. Caramba, nem tivemos confirmação concreta de sua existência até a primeira detecção de ondas gravitacionais em 2015, há menos de 10 anos. Isso ocorre porque os buracos negros são tão densos que sua gravidade distorce o espaço-tempo ao seu redor a tal ponto que, dentro de uma certa distância conhecida como horizonte de eventos, nada no Universo é rápido o suficiente para atingir a velocidade de escape. Nem mesmo a luz no vácuo.
Isso significa que os buracos negros não emitem luz que possamos detectar atualmente, tornando-os, bem, invisíveis; e, como a luz é a principal ferramenta em nosso kit para entender o Universo, só podemos aprender sobre eles estudando o espaço ao seu redor.
O próprio buraco negro é matematicamente descrito como um ponto unidimensional de densidade infinita – algo que em si não equivale a nada significativo na física.
Mas também podemos imaginar outras manifestações bizarras da física se comportando de maneira semelhante. Um exemplo são as estrelas bóson, objetos hipotéticos que são transparentes e, portanto, invisíveis, assim como os buracos negros.
Agora, o pequeno grupo liderado pelo físico Pierre Heidmann descobriu que os sólitons topológicos representam outro. Estas são uma espécie de torções gravitacionais no espaço-tempo quadridimensional previstas pela teoria das cordas, em que os menores elementos do Universo não são pontos semelhantes a pixels, mas pequenas cordas vibrantes.
À distância, a área ao redor dessas torções não se destaca tão incomum. De perto, no entanto, a topologia do espaço é fortemente distorcida.
A equipe construiu seu sóliton topológico matematicamente e, em seguida, conectou suas equações a simulações para ver como ele se comportaria. Eles sobrepuseram as simulações sobre imagens reais do espaço para obter a compreensão mais precisa de como sua construção se comportaria.
À distância, o sóliton topológico parecia exatamente um buraco negro, com a luz parecendo ser engolida.
Mais próximo, no entanto, o sóliton topológico ficou estranho. Ele não capturou a luz como um buraco negro faria, mas a embaralhou e a reemitiu.
“A luz é fortemente curvada, mas em vez de ser absorvida como seria em um buraco negro, ela se espalha em movimentos esquisitos até que, a certa altura, volta para você de maneira caótica”, diz Heidmann. “Você não vê uma mancha escura. Você vê muito borrão, o que significa que a luz está orbitando loucamente em torno desse estranho objeto.”
A teoria das cordas é uma tentativa de resolver uma longa e irritante tensão na física: entre a mecânica quântica, que descreve como as coisas se comportam em escalas muito pequenas, e a relatividade geral, que descreve as escalas maiores. A mecânica quântica se decompõe nas escalas da relatividade, e vice-versa, o que incomoda os físicos infinitamente, porque eles devem ser capazes de trabalhar juntos muito bem.
Uma teoria unificada dos dois, o que chamamos de gravidade quântica, provou ser ilusória. O sóliton topológico é o primeiro objeto baseado na teoria das cordas que corresponde ao comportamento de um buraco negro, demonstrando que objetos de gravidade quântica podem ser usados para descrever a física do mundo real.
“Estas são as primeiras simulações de objetos astrofisicamente relevantes da teoria das cordas, uma vez que podemos realmente caracterizar as diferenças entre um sóliton topológico e um buraco negro como se um observador os estivesse vendo no céu”, explica Heidmann.
Não esperamos vê-los no céu, obviamente, mas sondar as possibilidades pode ajudar os cientistas a entender melhor a tensão entre a mecânica quântica e a relatividade geral, na esperança de um dia nos levar a uma resolução.
“É o início de um maravilhoso programa de pesquisa”, diz Bah. “Esperamos no futuro poder propor genuinamente novos tipos de estrelas ultracompactas consistindo em novos tipos de matéria da gravidade quântica.”
Publicado em 24/04/2023 00h49
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