A nova teoria contradiz previsões anteriores de que esses ‘atalhos’ entrariam em colapso instantaneamente.
Os buracos de minhoca, ou portais entre os buracos negros, podem ser estáveis, afinal, sugere uma nova teoria selvagem.
As descobertas contradizem previsões anteriores de que esses atalhos hipotéticos através do espaço-tempo entrariam em colapso instantaneamente.
A mudança radical ocorre porque pequenas diferenças na matemática da relatividade, que é usada para descrever esses buracos de minhoca, acabam mudando drasticamente nossa visão geral de como eles se comportam.
Um jogo de métricas
Primeiro, algumas informações básicas sobre como a relatividade geral opera. A relatividade é como uma máquina. Coloque certos objetos – digamos, uma massa ou um arranjo de partículas – e a máquina mostra como essa coleção se comportará ao longo do tempo devido à gravidade. Tudo na relatividade geral é baseado no movimento no espaço e no tempo: os objetos começam em certas coordenadas físicas, eles se movem e terminam em outras coordenadas.
Embora as regras da relatividade geral sejam fixas, a própria teoria fornece bastante liberdade para descrever essas coordenadas matematicamente. Os físicos chamam essas diferentes descrições de “métricas”. Pense na métrica como maneiras diferentes de descrever como chegar à casa de sua avó no Dia de Ação de Graças. Podem ser direções de ruas, latitude e longitude baseadas em satélite ou pontos de referência rabiscados em um guardanapo. Sua métrica é diferente em cada caso, mas não importa qual métrica você escolher, você acaba no grande banquete.
Da mesma forma, os físicos podem usar diferentes métricas para descrever a mesma situação e, às vezes, uma métrica é mais útil do que outra – semelhante a começar com as direções da rua, mas mudar para o guardanapo para verificar se você está no ponto certo .
O buraco negro estendido
Quando se trata de buracos negros e buracos de minhoca, existem algumas métricas potenciais. O mais popular é a métrica de Schwarzschild, que é onde os buracos negros foram descobertos pela primeira vez. Mas a métrica de Schwarzschild contém um pouco de matemática funky. Essa métrica se comporta mal a uma determinada distância do buraco negro, uma distância conhecida hoje como raio de Schwarzschild ou horizonte de eventos.
E por “mau comportamento” queremos dizer que a métrica quebra completamente e não consegue mais distinguir entre diferentes pontos no espaço e no tempo. Mas há outra métrica, chamada de métrica Eddington-Finkelstein, que descreve o que acontece com as partículas quando atingem o horizonte de eventos: elas passam direto e caem no buraco negro, para nunca mais serem vistas. O que tudo isso tem a ver com buracos de minhoca? A maneira mais simples de construir um buraco de minhoca é “estender” a ideia de um buraco negro com sua imagem espelhada, o buraco branco. Essa ideia foi proposta pela primeira vez por Albert Einstein e Nathan Rosen, daí o motivo pelo qual os buracos de minhoca às vezes são chamados de “pontes de Einstein-Rosen”. Enquanto os buracos negros nunca deixam nada sair, os buracos brancos nunca deixam nada entrar. Para fazer um buraco de minhoca, basta pegar um buraco negro e um buraco branco e unir suas singularidades (os pontos de densidade infinita em seus centros). Isso cria um túnel através do espaço-tempo.
O resultado? Um túnel altamente malcomportado.
Um caminho estreito
Uma vez que um buraco de minhoca teórico existe, é perfeitamente razoável perguntar o que aconteceria se alguém realmente tentasse atravessá-lo. É aí que entra o mecanismo da relatividade geral: dada essa situação (muito interessante), como as partículas se comportam? A resposta padrão é que os buracos de minhoca são nojentos. Os próprios buracos brancos são instáveis (e provavelmente nem existem), e as forças extremas dentro do buraco de minhoca forçam o próprio buraco de minhoca a se esticar e se quebrar como um elástico no momento em que se forma. E se você tentar enviar algo para baixo? Bem, boa sorte.
Mas Einstein e Rosen construíram seu buraco de minhoca com a métrica Schwarzschild usual, e a maioria das análises de buracos de minhoca usa a mesma métrica. Então, o físico Pascal Koiran, da Ecole Normale Supérieure de Lyon, na França, tentou outra coisa: usar a métrica Eddington-Finkelstein. Seu artigo, descrito em outubro no banco de dados de pré-impressão arXiv, está programado para ser publicado em uma próxima edição do Journal of Modern Physics D.
Koiran descobriu que usando a métrica Eddington-Finkelstein, ele poderia traçar mais facilmente o caminho de uma partícula através de um buraco de minhoca hipotético. Ele descobriu que a partícula pode cruzar o horizonte de eventos, entrar no túnel do buraco de minhoca e escapar pelo outro lado, tudo em um tempo finito. A métrica Eddington-Finkelstein não se comportou mal em nenhum ponto dessa trajetória.
Isso significa que as pontes de Einstein-Rosen são estáveis? Não exatamente. A relatividade geral apenas nos fala sobre o comportamento da gravidade, e não sobre as outras forças da natureza. A termodinâmica, que é a teoria de como o calor e a energia agem, por exemplo, nos diz que os buracos brancos são instáveis. E se os físicos tentassem fabricar uma combinação de buraco negro-buraco branco no universo real usando materiais reais, outra matemática sugere que as densidades de energia separariam tudo.
No entanto, o resultado de Koiran ainda é interessante porque aponta que os buracos de minhoca não são tão catastróficos quanto pareciam inicialmente e que pode haver caminhos estáveis através de túneis de buracos de minhoca, perfeitamente permitidos pela relatividade geral.
Se ao menos eles pudessem nos levar para a casa da vovó mais rápido.
Publicado em 16/11/2021 11h13
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