Entrar na maioria dos buracos negros mataria você. Este dá a você um número infinito de futuros
Quando o passado e o futuro não estão mais conectados, algumas coisas bem estranhas acontecem.
Um buraco negro em um universo jovem. Crédito: NASA, ESA e D. Coe, J. Anderson e R. van der Marel (Space Telescope Science Institute)O que há dentro de um buraco negro? Na maioria, há algo chamado de singularidade - uma área de tal densidade e intensa força gravitacional que nem mesmo a luz pode escapar. Não se arrisque muito perto. Depois de entrar no horizonte de eventos - a borda externa - está tudo acabado para você. Você seria fragmentado em fitas de átomos que será sugado para suas profundezas. Mas pode haver uma exceção. Os matemáticos revelaram recentemente um cenário ainda mais alucinante.
Se você entrasse em um buraco negro de Reissner-Nordström-de Sitter, a natureza determinística do universo se desintegraria e seu passado e futuro não estariam mais conectados. O passado simplesmente desapareceria, enquanto um número infinito de futuros abriria antes de você. Como isso é possível?
Um buraco negro é criado quando uma estrela entra em colapso, puxada pela força de sua própria gravidade. Esta é a última etapa de sua vida. De acordo com a solução Reissner-Nordström da relatividade geral, um buraco negro que é eletricamente carregado e colapsa cria uma segunda zona localizada dentro do horizonte de eventos, conhecida como Horizonte de Cauchy. Aqui, o espaço-tempo é indeterminado e a capacidade de prever o futuro matematicamente não é mais possível.
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Plasma sendo sugado para um buraco negro. Crédito: NASA / JPL-Caltech.
Vitor Cardoso, da Universidade de Lisboa, e seus colegas mergulharam nesses buracos negros teóricos recentemente, matematicamente falando, e vieram à tona com algumas descobertas bem bizarras. Entrar no horizonte de Cauchy de tal buraco negro pode parecer bom à primeira vista. Mas quanto tempo você levaria para decidir qual de suas vidas infinitas seguir? Isso pode ser um ponto discutível. Mesmo se você selecionasse um, não seria capaz de deixar o horizonte de Cauchy. Você seria pego em sua teia de teia, um observador casual de cada permutação de um futuro que você nunca perceberá. Então, por que isso ocorre em primeiro lugar?
Se for verdade, este fenômeno estranho e teórico desafia a natureza determinística da relatividade geral de Einstein. Até agora, a teoria tem se sustentado fantasticamente a qualquer coisa que a física tenha jogado contra ela. Por exemplo, podemos prever fenômenos astronômicos com surpreendente precisão. Na verdade, quase tudo o que ocorre no universo pode ser compreendido e seu comportamento predito matematicamente, desde que saibamos muita coisa sobre sua origem. Um lugar onde isso falha, entretanto, é aqui no horizonte de Cauchy de um buraco negro Reissner-Nordström-de Sitter.
Portanto, a razão pela qual seu passado desaparece e seu futuro é indeterminado é que o espaço e o tempo se fundem para uma instância solitária dentro deste horizonte. A relatividade geral de Einstein explica as singularidades. Em buracos negros sem eles, sua teoria não é mais válida. É neste ponto que entramos em um debate dentro da comunidade da física.
Os físicos discutem a conjectura da 'forte censura cósmica', proposta pela primeira vez nos anos 70 por O físico britânico Roger Penrose. Se houvesse mesmo um ligeiro desvio na imensa atração gravitacional de uma estrela em implosão, o buraco negro terminaria com uma singularidade, em vez de um horizonte de Cauchy, argumentou Penrose. O que Cordoso e colegas provaram é que, tecnicamente, um horizonte de Cauchy poderia existir em um universo que está se expandindo a uma taxa cada vez mais acelerada, como o nosso. As descobertas bizarras e instigantes da equipe foram publicadas recentemente no jornal Cartas de revisão física .
Os buracos negros já fazem algumas coisas bem estranhas, como esta explosão de raios-X saindo da coroa. Crédito da imagem: NASA / JPL-Caltech
Cordoso e colegas examinaram duas forças opostas que se acredita estarem presentes neste tipo específico de formação de buraco negro. De um lado está a atração gravitacional da implosão e quaisquer perturbações que possam ocorrer dentro do buraco negro. Por outro lado, está o efeito do ambiente externo em reprimir a força interna. No modelo dos pesquisadores, a força do ambiente externo supera a implosão gravitacional. Embora a implosão danificasse gravemente o horizonte de Cauchy, não o destruiria completamente, de acordo com os cálculos desses matemáticos portugueses.
É a carga elétrica da antiga estrela que permite a resistência contra a intensa atração da singularidade, que por sua vez faz com que um horizonte de Cauchy tome forma, argumentam Cordoso e seus colegas. Devido à velocidade cada vez maior com a qual o universo está se expandindo, apenas certo tempo e energia estão disponíveis para a singularidade. Portanto, apesar de sua atração intensa, uma singularidade ainda é limitada em seu poder.
Se tudo parece confuso, sem passado e com um número infinito de futuros, fique tranquilo, pois a equipe que provou isso não tem certeza de como pode ser essa experiência. Um pesquisador, o físico João Costa, contou Mundo da física , 'Pensando no gato de Schrödinger, sabemos que podemos atribuir probabilidades ao gato estar vivo e morto. Mas se o gato caísse dentro do horizonte de Cauchy, não poderíamos nem mesmo calcular essas probabilidades.
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O júri ainda não decidiu se certos tipos de buracos negros contêm um horizonte de Cauchy. Crédito: NASA / JPL-Caltech.
Cordoso e colegas examinaram duas forças opostas que se acredita estarem presentes neste tipo específico de formação de buraco negro. De um lado está a atração gravitacional da implosão e quaisquer perturbações que possam ocorrer dentro do buraco negro. Por outro lado, está o efeito do ambiente externo em reprimir a força interna. No modelo dos pesquisadores, a força do ambiente externo supera a implosão gravitacional. Embora a implosão danificasse gravemente o horizonte de Cauchy, não o destruiria completamente, de acordo com os cálculos desses matemáticos portugueses.
Os físicos no campo da forte censura cosmológica dizem que, só porque é teoricamente possível, não significa que seja. Na verdade, essa conjectura permaneceu forte contra todo o trabalho na área que foi lançado contra ela nas últimas décadas. Ainda assim, este estudo da Universidade de Lisboa é a refutação mais forte até agora da conjectura de Penrose.
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Embora não se espere que buracos negros carregados existam tecnicamente em algum lugar no espaço, buracos negros rotativos ou neutros existem. Acredita-se que eles passem por uma metamorfose semelhante ao tipo investigado aqui. Ainda assim, mais trabalho precisa ser feito para saber se algo que é apenas teoricamente possível, está realmente acontecendo com certos tipos de buracos negros lá fora, em algum lugar, nas profundezas escuras do espaço sideral.
Quer saber quando vamos realmente tirar uma foto de um buraco negro? Clique aqui .
