05/11/2022 - 7:46
Um dos cenários de ficção científica mais apreciados é usar um buraco negro como um portal para outra dimensão, tempo ou universo. Essa fantasia pode estar mais próxima da realidade do que se imaginava anteriormente.
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Buracos negros são talvez os objetos mais misteriosos do universo. Eles são a consequência de a gravidade esmagar uma estrela moribunda sem limite, levando à formação de uma verdadeira singularidade – o que acontece quando uma estrela inteira é comprimida em um único ponto, produzindo um objeto com densidade infinita. Essa singularidade densa e quente abre um buraco no tecido do próprio espaço-tempo, possivelmente abrindo uma oportunidade para viagens no hiperespaço. Ou seja, um atalho no espaço-tempo que permite percorrer distâncias da escala cósmica em um curto período.
Os pesquisadores pensavam anteriormente que qualquer espaçonave que tentasse usar um buraco negro como um portal desse tipo teria que considerar a natureza no seu pior. A singularidade quente e densa faria com que a espaçonave passasse por uma sequência de alongamentos e comprimentos de maré cada vez mais desconfortáveis antes de ser completamente vaporizada.
Voando através de um buraco negro
Minha equipe da Universidade de Massachusetts em Dartmouth e um colega da Georgia Gwinnett College mostraram que nem todos os buracos negros são criados iguais. Se um buraco negro como Sagitário A*, localizado no centro da Via Láctea, é grande e rotativo, as perspectivas de uma espaçonave mudam drasticamente. Isso ocorre porque a singularidade com a qual uma espaçonave teria que lidar é muito suave e poderia permitir uma passagem muito pacífica.
A razão disso é que a singularidade relevante dentro de um buraco negro em rotação é tecnicamente “fraca” e, portanto, não danifica objetos que interagem com ele. A princípio, esse fato pode parecer contraintuitivo. Mas pode-se pensar nisso como análogo à experiência comum de passar rapidamente o dedo pela chama de uma vela de mil graus Celsius, sem se queimar.
Meu colega Lior Burko e eu estamos investigando a física dos buracos negros há mais de duas décadas. Em 2016, minha aluna de doutorado Caroline Mallary, inspirada no sucesso de bilheteria de Christopher Nolan Interestelar, decidiu testar se Cooper (personagem de Matthew McConaughey) poderia sobreviver à sua queda em Gargântua – um buraco negro fictício, supermassivo e de rotação rápida, com massa de cerca de 100 milhões de vezes a massa do Sol. Interestelar foi baseado em um livro escrito pelo astrofísico ganhador do Prêmio Nobel Kip Thorne, e as propriedades físicas de Gargântua são centrais para a trama desse filme de Hollywood.
Com base no trabalho realizado pelo físico Amos Ori duas décadas antes, e armado com suas fortes habilidades computacionais, Mallary construiu um modelo de computador que capturaria a maioria dos efeitos físicos essenciais em uma espaçonave ou em qualquer objeto grande, caindo em um buraco negro grande e rotativo como Sagitário A*.
Nem mesmo um passeio com emoção?
O que ela descobriu é que, sob todas as condições, um objeto que cai em um buraco negro em rotação não experimenta efeitos infinitamente grandes ao passar pela chamada singularidade do horizonte interior do buraco. Essa é a singularidade que um objeto que entra em um buraco negro em rotação não pode evitar ou manobrar dentro dele. Nas circunstâncias certas, esses efeitos podem ser insignificantemente pequenos, permitindo uma passagem bastante confortável pela singularidade. De fato, pode não haver efeitos visíveis no objeto em queda. Isso aumenta a viabilidade do uso de buracos negros grandes e rotativos como portais para viagens no hiperespaço.
Mallary também descobriu um recurso que não era totalmente apreciado antes: o fato de que os efeitos da singularidade no contexto de um buraco negro em rotação resultariam em ciclos cada vez maiores de alongamentos e comprimentos na espaçonave. Mas para buracos negros muito grandes como Gargântua, a força desse efeito seria muito pequena. Portanto, a espaçonave e qualquer pessoa a bordo não a detectariam.
O ponto crucial é que esses efeitos não aumentam sem limites; na verdade, eles permanecem finitos, embora as tensões na nave espacial tendam a crescer indefinidamente à medida que ela se aproxima do buraco negro.
Isolamento completo
Existem algumas suposições simplificadoras importantes e advertências resultantes no contexto do modelo de Mallary. A principal suposição é que o buraco negro em questão está completamente isolado e, portanto, não está sujeito a perturbações constantes por uma fonte como outra estrela em sua vizinhança ou mesmo qualquer radiação em decaimento. Embora essa suposição permita importantes simplificações, vale a pena notar que a maioria dos buracos negros é cercada por material cósmico – poeira, gás, radiação.
Portanto, uma extensão natural do trabalho de Mallary seria realizar um estudo semelhante no contexto de um buraco negro astrofísico mais realista.
A abordagem de Mallary de usar uma simulação em computador para examinar os efeitos de um buraco negro em um objeto é muito comum no campo da física dos buracos negros. Desnecessário dizer que ainda não temos a capacidade de realizar experimentos reais em buracos negros ou próximos a eles; portanto, os cientistas recorrem à teoria e simulações para desenvolver um entendimento, fazendo previsões e novas descobertas.
* Gaurav Khanna é professor de Física na Universidade de Massachusetts em Dartmouth (EUA).
** Este artigo foi republicado do site The Conversation sob uma licença Creative Commons. Leia o artigo original aqui.
