Buracos negros e buracos de minhoca há muito se tornaram um atributo familiar de muitos filmes de ficção científica e séries de TV, nos quais os viajantes espaciais os usam para viajar instantaneamente pelo Universo. O que são buracos negros e buracos de minhoca, quão plausível é viajar no tempo e no espaço? Que verdade incrível é mostrada em filmes de ficção científica? Isso foi dito por físicos russos das universidades do "Projeto 5-100".
O que é um buraco negro?
Os físicos chamam um buraco negro de uma região do espaço-tempo com uma gravidade tão forte que nenhuma matéria, energia ou informação (incluindo a luz) pode deixar essa região assim que entrar nela. Um buraco negro é limitado no espaço por um horizonte de eventos: o limite de um buraco negro, além do qual nenhum objeto ou radiação pode escapar. Assim, os observadores fora do buraco negro não podem obter nenhuma informação sobre o que está acontecendo dentro dele.
De acordo com a relatividade geral, a geometria dos buracos negros é descrita pelas equações de Einstein, ligando a métrica do espaço-tempo curvo com as propriedades da matéria que o preenche, e a gravidade é uma manifestação da curvatura do espaço-tempo, disse um professor do Instituto Educacional e Científico de Gravidade e Cosmologia da Universidade da Amizade dos Povos da Rússia (Universidade RUDN) Kirill Bronnikov.
“Os cientistas descreveram teoricamente muitas variedades de buracos negros. Eles diferem na presença ou ausência de rotação, carga elétrica e outros parâmetros possíveis. Acredita-se que os buracos negros podem surgir do colapso de estrelas suficientemente massivas no estágio final de sua evolução ou de flutuações de matéria superdensa no início do Universo”, disse ele.
Segundo ele, é impossível ver um buraco negro, pois um observador externo não pode receber nenhuma informação diretamente do horizonte de eventos. Portanto, um buraco negro pode se manifestar apenas indiretamente - pela curvatura dos raios de luz que passam nas proximidades, pela radiação eletromagnética da matéria circundante caindo nele, etc.
Os cientistas ainda não entendem o que são as regiões internas dos buracos negros, escondidas sob o horizonte de eventos. De acordo com a maioria dos modelos de buracos negros na relatividade geral, eles devem ter "singularidades" - pontos, linhas ou superfícies com valores infinitamente grandes da curvatura do espaço-tempo, bem como a densidade e pressão da matéria. No entanto, muitos pesquisadores acreditam que na realidade isso não pode ser.
Vídeo promocional:
“Aqui nos deparamos com o limite de aplicabilidade de nossas ideias clássicas sobre espaço-tempo e entramos na área desconhecida da teoria quântica da gravidade ainda não construída”, observou Kirill Bronnikov.
Ele falou sobre a possibilidade da existência de outro tipo de buraco negro - o chamado "universo negro". Visto de fora, pode se parecer com qualquer outro buraco negro. No entanto, um observador que penetrou nele, cruzando o horizonte de eventos, cai não em uma singularidade, mas em um novo universo em expansão.
Procurando por buracos negros
No início de 2019, foi concluído o programa de observação do interferômetro terrestre Radioastron, com resolução vários milhares de vezes superior à do famoso Telescópio Espacial Hubble. "Radioastron" é algumas dezenas dos mais poderosos radiotelescópios terrestres e um observatório espacial, conectado com a ajuda de algoritmos especiais em uma "placa" virtual com um diâmetro muito maior que o nosso planeta.
O Radioastron permitiu que os astrônomos russos encontrassem claras indicações de observação da existência no centro da galáxia OJ287 na constelação de Câncer de um par de buracos negros supermassivos que orbitam a uma curta distância um do outro, disse o chefe do laboratório de pesquisa fundamental e aplicada de objetos relativísticos no Universo do Instituto de Física e Tecnologia de Moscou (MIPT) Yuri Kovalev.
“Nossas observações se encaixam bem com as previsões do modelo de buraco negro binário OJ287. No futuro, usando o interferômetro Millimetron do espaço terrestre, planejamos estudar em comprimentos de onda mais curtos as sombras e a vizinhança de buracos negros em nossa e em outras galáxias. Também ajudará a testar a compreensão teórica da existência de outros objetos - "buracos de minhoca" ", disse ele.
Túneis para outras dimensões
"Buracos de minhoca" (o equivalente em inglês do nome - buracos de minhoca) são os objetos mais intrigantes do Universo, cuja existência os cientistas argumentam. São configurações do espaço-tempo na forma de uma espécie de túneis entre regiões distantes do nosso Universo ou mesmo entre universos diferentes.
“Os buracos de minhoca são semelhantes aos buracos negros, pois são objetos localizados com gravidade e curvatura do espaço suficientemente fortes. Mas, ao contrário dos buracos negros, eles não têm uma "armadilha" - um horizonte de eventos, portanto, teoricamente, eles permitem não apenas a "entrada", mas também a "saída". Ou seja, você pode passar por eles e voltar”, disse Sergei Rubin, professor da Universidade Nacional de Pesquisa Nuclear MEPhI (NRNU MEPhI).
Apesar do fato de que os buracos de minhoca não contradizem a relatividade geral e são previstos por algumas teorias cosmológicas, os reais candidatos para o papel de tais objetos ainda são desconhecidos. Além disso, os buracos de minhoca implicam em uma geometria de espaço-tempo muito atípica, que requer matéria com propriedades exóticas (por exemplo, densidade de energia negativa) para ser mantida.
“A descoberta de buracos de minhoca na natureza ou sua criação em laboratório significaria uma verdadeira revolução na física do espaço-tempo”, destacou o cientista.
Sergei Rubin não compartilha da confiança do astrônomo Heino Falke de que imagens recentes do buraco negro no centro da galáxia M87, obtidas no projeto Event Horizons Telescope, podem confirmar a existência de túneis na estrutura do espaço-tempo. Para conclusões finais, não há precisão de medição suficiente.
Ao mesmo tempo, ideias teóricas sobre esses objetos ajudam os cientistas a entender melhor a natureza do espaço-tempo e da gravidade.
Como entrar em um buraco de minhoca?
Nem todos os filmes de ficção científica sobre túneis para outras dimensões estão longe das teorias científicas modernas, diz o professor da Universidade Federal Báltica Immanuel Kant (IKBFU) Artem Yurov.
“No filme Interestelar, as informações sobre buracos negros e espaços adicionais vão ao encontro das ideias científicas. Isso não é surpreendente, já que o consultor científico do filme foi o físico do buraco negro ganhador do Prêmio Nobel Kip Thorne. Foi ele quem deu novo fôlego à ideia da existência de buracos de minhoca”, disse ele.
De acordo com Artem Yurov, embora os buracos de minhoca sejam permitidos pelas leis da física, eles não podem surgir por conta própria. No entanto, eles poderiam ser construídos por uma civilização extremamente desenvolvida em termos técnicos e científicos.
“Isso não deveria ser surpreendente, afinal, um carro Toyota também não pode aparecer espontaneamente, mesmo se você esperar dezenas de bilhões de anos - ele deve ser feito”, disse ele.
Hoje, os físicos estão pensando na possibilidade de formar buracos de minhoca que não se desintegrem rapidamente, bem como em torná-los grandes o suficiente para que pelo menos as moléculas possam caber e não entrar em colapso ali.
“É hipoteticamente possível enviar o genoma humano por um buraco de minhoca. Pelos cálculos, também existem funis em dimensões adicionais, mas ainda são bem pequenos, de 10 a menos 31 graus de centímetros”, disse Sergei Rubin.
Segundo o cientista, por um buraco de minhoca é hipoteticamente possível no futuro enviar a humanidade de um universo moribundo para outro, apenas começando a viver. Para fazer isso, não é necessário enviar uma pessoa para lá fisicamente - você pode enviar informações para lá, com base nas quais nossa civilização será restaurada de forma independente no novo Universo.
