Em algum momento do final da década de 1960, um dos físicos mais famosos do século passado, John Wheeler (1911-2008), apareceu em um popular programa de rádio científico da BBC. Ele falou por um longo tempo e com cores vivas sobre várias maravilhas cósmicas e, no final, voltou-se para a dolorosa pergunta para ele sobre todos os tipos de "observações incorretas e objetos míticos".
Aqui, um cientista americano se lançou avidamente à hipótese da existência de estrelas "congeladas" (escuras, congeladas), o que não era de seu agrado. Expressando seu desprezo por essas "fantasias físicas e matemáticas", ele as chamou de "buracos negros". Assim, com a mão leve de Wheeler, o termo figurativo "buraco negro" apareceu na mídia e depois em trabalhos científicos.
Os buracos sem fundo do espaço-tempo
Hoje chamamos de buraco negro o resultado do fenômeno natural mais surpreendente - a queda “dentro de si” de grandes corpos celestes. Em latim, colapsus significa "caído", razão pela qual os astrônomos costumam chamar os buracos negros de "colapsares". Eles têm um "concentrador" tão super-forte do campo gravitacional que nada, incluindo a luz, pode escapar deles.
Historicamente, os buracos negros foram precedidos por estrelas escuras descobertas “na ponta de uma pena” pelo astrônomo britânico John Michell (1724-1793). Com base na teoria da gravitação universal de Newton, Michell descreveu essas estrelas, cuja força da gravidade mantinha até os raios de luz. Naturalmente, seria impossível notar uma estrela completamente negra. Michell esboçou seus cálculos em uma das reuniões da Royal Society of London em 1784 e imediatamente foi atacado. Afinal, a astronomia da época não conhecia tais fenômenos!
Assim, a ideia de estrelas escuras, ou, como são chamadas hoje, buracos negros "newtonianos", foi enterrada por muito tempo em arquivos científicos. Foi lembrado apenas na era de Albert Einstein (1879-1955) e sua teoria da gravitação universal. A teoria de Einstein ligou a gravidade à curvatura do espaço e imediatamente atraiu a atenção de muitos físicos.
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Seu colega na Academia de Ciências de Berlim, Karl Schwarzschild (1873-1916), conseguiu mostrar que, às vezes, massas gigantescas muito concentradas podem formar uma espécie de funil sem fundo do espaço-tempo.
Coisas surpreendentes deveriam ter acontecido perto do colapsar Schwarzschild: o coração de uma pessoa começaria a bater cada vez menos, seu relógio ficaria desesperadamente para trás e a luz ao seu redor ficaria vermelha. O próprio fluxo do tempo diminuiria, até a solidificação perto do limite condicional do buraco negro, como um rio congelado. Bem, o que veremos nas profundezas do colapso colapsar?
Infelizmente, coisas tão estranhas estão acontecendo lá que é simplesmente impossível descrevê-las popularmente. No entanto, embora muitos físicos discutam sobre a estrutura interna dos buracos negros, teoricamente eles já encontraram aplicações.
Metro entre galáxias
Há mais de 30 anos, o famoso astrônomo e escritor de ficção científica Carl Sagan decidiu escrever um romance sobre viagens interestelares e, ao mesmo tempo, não se entregar à fantasia vazia, mas criar um túnel extradimensional "real" nas páginas de seu livro. Para discutir os detalhes, ele recorreu ao proeminente físico teórico Kip Thorne, que começou a trabalhar com entusiasmo.
Thorne e seus colaboradores provaram matematicamente de forma convincente que o canal espaço-tempo não só pode ser criado artificialmente, mas também mantido em um estado "funcional". O “buraco de minhoca” criado dessa forma no espaço-tempo conectaria não apenas os cantos distantes de nossa galáxia, mas também as extensões metagaláticas.
A colaboração de Sagan e Thorne levou ao best-seller de ficção científica Contact, que logo se tornou a base para o filme altamente divertido de mesmo nome. Existe realmente uma espécie de "metro" entre as galáxias, ao longo do qual o personagem principal viaja. Enquanto isso, Wheeler criticou não apenas os buracos negros, mas todos os tipos de transições de subespaço entre eles. Com grande sarcasmo, ele os chamou de "buracos de minhoca", "buracos de minhoca" e "túneis de minhoca". É simplesmente incrível, mas essas expressões primeiro entraram no léxico dos jornalistas e depois migraram para os trabalhos científicos.
A literatura de ficção científica frequentemente fala sobre as formas mais exóticas de transcender o espaço e o tempo. Até mesmo um tipo de tática de futura "guerra nas estrelas" nasceu, quando a frota de combate de terráqueos "mergulha" no subespaço de um buraco negro e de repente emerge bem nas bases de alienígenas hostis, instantaneamente disparando bilhões de parsecs.
No entanto, a julgar por observações astronômicas, os buracos negros exigirão esforços titânicos para “domesticá-los”, pois são os objetos espaciais mais perigosos que formam o “relevo” do Universo.
Canibais espaciais
Os astrônomos freqüentemente registram explosões monstruosas de energia vindas do espaço distante. Esses podem ser ecos dos processos dramáticos da morte de planetas e estrelas nos buracos negros. Os monstros espaciais destroem o corpo gasoso de uma estrela que se aproxima inadvertidamente e "engolem" completamente os corpos celestes menores - planetas, cometas e asteróides.
Um buraco negro atrai o lado de uma estrela voadora próxima com muito mais força do que o lado oposto. Essa poderosa força de maré estica a estrela e faz com que o gás caia da estrela para o buraco negro. Os astrônomos concluíram que os buracos negros não nascem enormes, mas crescem gradualmente devido ao gás e às estrelas das galáxias.
Entre os buracos negros, também existem grandes inquietações, movendo-se rapidamente dentro das ilhas estelares de galáxias. Junto com suas contrapartes sedentárias, esses "canibais espaciais" constantemente não apenas devoram sistemas planetários como o nosso solar, mas também engolem poeira e nuvens de gás que se estendem entre aglomerados de estrelas.
Os astrônomos há muito perceberam que em galáxias menores, os buracos negros são menos massivos, com massas de pouco mais de alguns milhões de massas solares. Os buracos negros no centro de galáxias gigantes incluem bilhões de massas solares - o fato é que a massa final de um buraco negro é formada durante a formação de uma galáxia. Em alguns casos, os buracos negros aumentam não apenas pela absorção de gás de uma galáxia individual, mas também pela fusão de galáxias, resultando na fusão de seus buracos negros.
Bem no centro da Via Láctea está o núcleo de nossa Galáxia, no qual o misterioso objeto Sagitário A * está escondido. Os astrônomos acreditam que este é o principal candidato ao papel de um buraco negro com uma massa de cerca de quatro milhões de massas solares.
Periodicamente, este nosso "canibal" local devora esta ou aquela estrela. E então telescópios especiais de raios-X registram o "grito de morte" da luminária na forma de um pulso de raios-X. É com sua ajuda que nossos órgãos internos são estudados na sala de raios-X.
No entanto, os buracos negros podem ser bastante pacíficos, formando sistemas de estrelas duplas com estrelas comuns. No entanto, esse idílio também termina tragicamente, e depois de centenas de milhões, e talvez bilhões de anos, a distância entre o buraco negro e a estrela será reduzida a um limite crítico. O movimento da estrela se tornará instável e, após algumas voltas ao redor do monstro negro, ele desaparecerá em seu útero.
Mistério do meteorito Tunguska
Em princípio, um buraco negro artificial também pode ser criado. Para fazer isso, é necessário comprimir qualquer massa até o tamanho do raio gravitacional (o raio da esfera em que a força gravitacional criada pela massa dentro desta esfera tende ao infinito), e então ela própria começará a se contrair catastroficamente - colapsar.
É verdade que isso é muito difícil de fazer, porque quanto menor a massa, menor o raio gravitacional. Por exemplo, o raio gravitacional da Terra é de cerca de um centímetro e, para transformar a Lua em um buraco negro, ela teria que ser comprimida até o tamanho de uma grande molécula.
No entanto, com a ajuda de modelos de buracos microscópicos ou, como são mais comumente chamados, de microcolapsares, às vezes tentam explicar todos os tipos de fenômenos misteriosos. Assim, existe a hipótese de que o famoso meteorito Tunguska nada mais fosse do que um buraco negro em miniatura vagando pela vastidão do Universo.
É claro que se poderia simplesmente descartar tais invenções, mas aqui surgem detalhes curiosos: a completa ausência de restos de meteoritos, a natureza incomum da explosão e observações contraditórias da trajetória de vôo.
Há ideias de que tal microcollap-sar teve uma origem totalmente terrestre. O fato é que foi durante a queda do meteorito Tunguska que o grande inventor americano Nikola Tesla (1856-1943) testou um certo ressonador de onda na incrível torre Wondercliffe, que, com a ajuda de "ondas estacionárias do éter elétrico mundial", deveria transmitir energia por todo o planeta.
As lendas urbanas contam como um plasmóide colossal passou sobre o Podkamennaya Tunguska, desmoronando instantaneamente em um minifuro negro. Esse processo causou um furacão de energia, registrado como um milagre de Tunguska.
Há também uma versão dessa hipótese, na qual o próprio meteorito Tunguska era precisamente um buraco negro em miniatura que penetrou em nosso planeta com grande velocidade.
Quão plausíveis são as conclusões dos físicos teóricos? Existem realmente túneis de vermes no espaço-tempo ou isso é apenas uma espécie de "fantasia física e matemática"? E a questão mais importante: é possível propor algum experimento real para criar buracos de minhoca subespaciais artificiais que levam ao espaço de outras dimensões?
O LHC é uma máquina do fim do mundo ou um gerador de microcolapsar?
Os cálculos mostram que buracos negros microscópicos podem muito bem surgir em experimentos em aceleradores de partículas, como o conhecido Large Hadron Collider (LHC) lançado no CERN.
O princípio de operação do LHC é teoricamente bastante simples: imagine um tubo no qual dois canhões gigantes se atiram um contra o outro com projéteis especiais - as partículas elementares que formam os átomos. Quando esses projéteis microscópicos se encontram, eles se espalham como fogos de artifício de todos os tipos de fragmentos, entre os quais podem haver buracos negros microscópicos.
Se os físicos do LHC descobrirem esses micro-objetos, a sensação científica ultrapassará em muito a recente descoberta da "partícula divina" - o bóson de Higgs.
Alguns cientistas acreditam que micro-colapsares são objetos muito perigosos que podem levar a um desastre planetário. O lançamento do LHC foi acompanhado por protestos, e um grupo de físicos até processou o CERN como uma organização que coloca a humanidade em perigo mortal.
No final, as paixões diminuíram um pouco, já que os físicos mostraram claramente que a cada momento avalanches de partículas cósmicas caem na superfície da Terra, excedendo em muito a energia dos produtos da colisão no LHC. No entanto, fluxos de raios cósmicos de ultra-alta energia não representam perigo e não geram buracos negros microscópicos.
Por outro lado, modelos de computador mostram que se a Terra fosse visitada por um minifuro, ela cairia imediatamente para o centro de nosso planeta e começaria a girar em torno dele, absorvendo magma. Mas não importa o quão sinistro esse processo possa parecer, levará vários bilhões de anos para que de alguma forma se manifeste na superfície. Então, é bem possível que vivamos há muito tempo com um buraco negro sob nossos pés …
O futuro do universo e da vida em um buraco negro
Não se sabe se a humanidade existirá em bilhões de anos, mas na versão ótima, os astrônomos de um futuro distante serão capazes de observar uma Metagaláxia completamente diferente - o Universo visível. A maioria das estrelas se extinguirá e as luminárias semelhantes ao sol se transformarão em anãs superdensas. Ao mesmo tempo, estrelas mais massivas se tornarão buracos negros ainda menores e com um campo gravitacional tão forte que nem mesmo a luz poderá superá-lo.
No entanto, esses remanescentes continuarão a girar em torno do centro galáctico por um período de cerca de 100 milhões de anos. As colisões entre os remanescentes expulsarão alguns deles da galáxia. O resto se estabelecerá em órbitas mais próximas do centro e acabará por se juntar, formando um buraco negro gigante no centro da Galáxia, que um dia engolirá toda a matéria.
O que será - o fim da vida e da razão em nosso Universo?
Não vamos nos apressar, porque algumas teorias modernas prevêem que mesmo nas profundezas terríveis dos buracos negros, planetas inteiros podem existir, girando indefinidamente em torno de um ponto central. De acordo com cálculos preliminares, esses planetas podem até mesmo ser iluminados de maneira brilhante devido aos fótons presos de fora na armadilha do buraco e girando junto com outros corpos na mesma órbita estável.
Resta apenas a última questão a ser resolvida: pode haver vida nos planetas de um buraco negro? De acordo com alguns teóricos, isso é possível. Além disso, fugindo de cataclismos cósmicos, nossa futura civilização altamente desenvolvida pode encontrar um verdadeiro refúgio nas profundezas do buraco negro supermassivo que ocupa o núcleo da Via Láctea.
Claro, os colonizadores de buracos negros terão que resolver uma série de tarefas grandiosas, como combater as forças das marés colossais e se proteger do mais forte fluxo de radiação. Porém, do ponto de vista da evolução da razão, uma civilização que conseguiu penetrar no buraco negro terá tecnologias verdadeiramente fabulosas que podem resolver os problemas mais fantásticos.
Talvez, dentro de alguns milênios, a civilização humana esteja completamente livre para abrir portais para outros mundos. Nesse caso, uma variedade de opções pode surgir: buracos de minhoca entre partes distantes de nossa Galáxia, túneis subespaciais entre galáxias na própria borda do Universo, pontes entre o passado e o futuro, buracos de minhoca para outros mundos.
Então a humanidade do futuro não terá medo de nenhuma catástrofe cósmica e poderá viajar livremente por diferentes universos, escolhendo um habitat favorável. Além disso, tendo descoberto como nascem os universos e porque têm propriedades diferentes, a supercivilização pode começar a procurar os já feitos na garganta dos buracos negros e a criar novos mundos, mais adaptados à vida e não sujeitos a todos os tipos de cataclismos.
Então, o que os buracos negros escondem em si mesmos? Um caminho para outros mundos, energia ilimitada do futuro, o último suspiro do Universo ou civilização de outros mundos?
É possível que a atual geração de alunos e crianças em idade escolar saiba as respostas para algumas dessas questões. Só podemos esperar por aquele momento emocionante em que os astrônomos finalmente serão capazes de começar a estudar diretamente "candidatos a colapsares gravitacionais".
Oleg FAYG
