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Buracos de minhoca podem já ter sido detectados, propõem físicos


Instantâneo de uma simulação na qual dois buracos negros se fundem. A colisão de dois buracos de minhoca rotativos desencadearia uma deformação similar do espaço-tempo, mas deixaria "ecos" no sinal que podem ser detectados. [Imagem: LIGO LabCaltech/MIT]

Túneis no espaço-tempo

Ainda é uma ideia especulativa - uma hipótese -, mas uma daquelas que pode revolucionar a astrofísica e trazer um novo nível de interesse para a ciência e para as viagens espaciais.

Pablo Bueno e seus colegas da Universidade de Leuven, na Bélgica, afirmam que a humanidade já pode ter detectado buracos de minhoca.

Os buracos de minhoca - ou Pontes de Einstein-Rosen - são, teoricamente, túneis no espaço-tempo. Atravessando-os seria possível "saltar" de um ponto no espaço para outro, muito distante, sem precisar percorrer as longas distâncias que os separam.

Esses túneis espaço-temporais ganharam popularidade por meio dos filmes de ficção científica, mas têm sido foco de atenção dos físicos há décadas. Albert Einstein e Nathan Rosen publicaram seu trabalho sobre eles em 1935 e levaram a fama, mas o físico austríaco Ludwig Flamm havia publicado um trabalho sobre túneis no espaço-tempo em 1916.

Agora, uma dupla de físicos espanhóis e seus colegas belgas estão propondo que os observatórios de ondas gravitacionais LIGO e Virgo detectaram eventos causados não por colisões entre buracos negros, como foi proposto, mas por colisões entre dois buracos de minhoca rotativos.

Objeto compacto exótico

A equipe aponta que a hipótese de que as ondas gravitacionais detectadas se originaram da fusão de buracos negros tem problemas.

O maior deles surge de uma característica bem conhecida dos buracos negros: Eles têm uma fronteira, chamada horizonte de eventos, da qual matéria, radiação ou qualquer coisa que entre não consegue mais escapar. Essa noção está em conflito com a mecânica quântica, cujos postulados garantem que a informação será sempre preservada, nunca perdida.

Uma das maneiras teóricas de lidar com esse conflito é explorar a possibilidade de que os supostos buracos negros de que tanto falamos não sejam exatamente o que pensávamos, mas sim algum tipo de "objeto compacto exótico" (OCEs), o que inclui os buracos de minhoca. Isso traria uma particularidade muito útil: buracos de minhoca não têm um horizonte de eventos, e isso pode deixar sua marca nas ondas gravitacionais registradas pelo LIGO e pelo Virgo. E essa marca poderia então descartar os buracos negros como originários dos eventos detectados.

Observe que buracos negros nunca foram detectados observacionalmente: Sua existência é deduzida de efeitos, modelos teóricos e observações indiretas - das quais a recente detecção das ondas gravitacionais é uma das mais fortes. Por isso, a proposta dos físicos espanhóis não é um disparate - é meramente a troca de uma explicação teórica plausível por outra explicação teórica possível.


É possível usar os buracos negros para testar a existência de universos paralelos, mas os buracos de minhoca parecem muito mais talhados para isso. [Imagem: Garriga et al./arXiv:1512.01819v2]

Ecos dos buracos de minhoca

"A parte final do sinal gravitacional detectado por esses dois detectores [LIGO e Virgo] corresponde ao último estágio da colisão de dois buracos negros, e tem a propriedade de se extinguir completamente após um curto período de tempo devido à presença do horizonte de eventos.

"No entanto, se não houvesse horizonte, essas oscilações não desapareceriam completamente; em vez disso, depois de certo tempo, elas produziriam uma série de 'ecos', de forma similar ao que acontece com o som em um poço. Curiosamente se, em vez de buracos negros, tivéssemos um OCE, a parte final da detecção poderia ser semelhante, então precisamos determinar a presença ou a ausência dos ecos para distinguir os dois tipos de objetos," detalham Pablo Bueno e seu colega Pablo Cano.

Esta possibilidade foi explorada teoricamente por vários grupos e tentativas de análises experimentais usando os dados do LIGO já foram realizadas, mas o veredito até agora foi largamente inconclusivo.

Por isso, os físicos propõem um modelo que prevê como as ondas gravitacionais geradas pela colisão de dois OCEs específicos seriam detectadas: quando elas forem geradas pela colisão de dois buracos de minhoca rotativos.

Detecção dos buracos de minhoca

Até agora, os sinais das ondas gravitacionais observadas somem completamente após alguns instantes, o que tem sido interpretado como uma consequência da presença do horizonte de eventos. Ocorre que essas oscilações podem não estar desaparecendo completamente - seus ecos podem ter simplesmente passado despercebidos até agora devido à falta de modelos ou referências teóricas com as quais comparar os dados, defende a equipe.

"Os buracos de minhoca não têm um horizonte de eventos, mas funcionam como um atalho espaço-temporal que pode ser percorrido, uma espécie de garganta muito longa que nos leva a outro universo," explica Pablo Bueno. "E o fato de eles também terem rotação (uma propriedade que eles têm em comum com os chamados 'buracos negros de Kerr', que se supõe correspondam aos objetos envolvidos na produção das ondas gravitacionais detectadas pelo LIGO, caso eles sejam realmente buracos negros) alteram as ondas gravitacionais que eles produzem."

É claro que, se esses ecos forem encontrados nos dados, a consequência não é apenas a comprovação indireta da existência dos buracos de minhoca - haveria um efeito catastrófico para a ciência dos buracos negros.

"A confirmação dos ecos nos sinais do LIGO e do Virgo seria uma prova praticamente irrefutável de que os buracos negros astrofísicos não existem," enfatiza Pablo Bueno. "O tempo dirá se esses ecos existem ou não. Se o resultado for positivo, esta será uma das grandes descobertas da história da física."

Bibliografia:

Echoes of Kerr-like wormholes
Pablo Bueno, Pablo A. Cano, Frederik Goelen, Thomas Hertog, Bert Vercnocke
Physical Review D
Vol.: 97: 024040
DOI: 10.1103/PhysRevD.97.024040

Echoes from the Abyss: Tentative evidence for Planck-scale structure at black hole horizons
V. Cardoso, E. Franzin, P. Pani
Physical Review Letters
Vol.: 8, 082004
DOI: 10.1103/PhysRevD.96.082004



FONTE: SITE INOVAÇÃO TECNOLOGICA - Space Today

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