Alguns buracos negros podem realmente ser emaranhados no tecido do espaço-tempo, sugere uma nova pesquisa

Um novo artigo discute como a luz interage com objetos teóricos chamados “sólitons topológicos” – dobras no tecido do espaço-tempo que se parecem com buracos negros.

Uma ilustração de um buraco negro soprando material com jatos poderosos (Crédito da imagem: ESA/ATG medialab) 

Os físicos descobriram uma estranha torção do espaço-tempo que pode imitar os buracos negros – até chegar muito perto. Conhecidos como “sólitons topológicos”, essas torções teóricas no tecido do espaço-tempo podem estar à espreita em todo o universo – e encontrá-las pode impulsionar nossa compreensão da física quântica, de acordo com um novo estudo publicado em 25 de abril na revista Physical Review D .

Os buracos negros são talvez o objeto mais frustrante já descoberto na ciência. A teoria geral da relatividade de Einstein prevê sua existência, e os astrônomos sabem como eles se formam: basta uma estrela massiva entrar em colapso sob seu próprio peso. Sem nenhuma outra força disponível para resistir, a gravidade continua puxando até que todo o material da estrela seja comprimido em um ponto infinitamente minúsculo, conhecido como singularidade. Ao redor dessa singularidade está um horizonte de eventos, um limite invisível que marca a borda do buraco negro. O que quer que cruze o horizonte de eventos nunca pode sair.

Mas o principal problema com isso é que pontos de densidade infinita não podem realmente existir. Portanto, embora a relatividade geral preveja a existência de buracos negros e tenhamos encontrado muitos objetos astronômicos que se comportam exatamente como a teoria de Einstein prevê, sabemos que ainda não temos o quadro completo. Sabemos que a singularidade deve ser substituída por algo mais razoável, mas não sabemos o que é esse algo.

Descobrir isso requer uma compreensão da gravidade extremamente forte em escalas extremamente pequenas – algo chamado gravidade quântica. Até o momento, não temos uma teoria quântica viável da gravidade, mas temos várias candidatas. Um desses candidatos é a teoria das cordas, um modelo que sugere que todas as partículas que compõem nosso universo são realmente feitas de minúsculas cordas vibrantes.

Para explicar a grande variedade de partículas que habitam nosso universo, essas cordas não podem apenas vibrar nas três dimensões espaciais usuais. A teoria das cordas prevê a existência de dimensões extras, todas enroladas em si mesmas em uma escala insondavelmente pequena – tão pequenas que não podemos dizer que essas dimensões estão lá.

E esse ato de enrolar dimensões espaciais extras em escalas incrivelmente pequenas pode levar a objetos muito interessantes.

No novo estudo, os pesquisadores propuseram que essas dimensões extras compactas podem dar origem a defeitos. Como uma ruga que você simplesmente não consegue tirar de sua camisa, não importa o quanto você a passe, esses defeitos seriam imperfeições estáveis e permanentes na estrutura do espaço-tempo – um sóliton topológico. Os físicos sugeriram que esses sólitons pareceriam, agiriam e provavelmente “cheirariam” como buracos negros. 

Os pesquisadores estudaram como os raios de luz se comportariam ao passar perto de um desses sólitons. Eles descobriram que os sólitons afetariam a luz quase da mesma maneira que um buraco negro. A luz se curvaria em torno dos sólitons e formaria anéis orbitais estáveis, e os sólitons lançariam sombras. Em outras palavras, as famosas imagens do Telescópio Event Horizon, que deu zoom no buraco negro M87* em 2019, seriam quase exatamente as mesmas se fossem sólitons no centro da imagem, em vez de um buraco negro.

Mas de perto o mimetismo acabaria. Sólitons topológicos não são singularidades, portanto não possuem horizontes de eventos. Você pode chegar o mais perto que quiser de um sóliton e sempre pode sair se quiser (supondo que tenha combustível suficiente).

Infelizmente, não temos buracos negros próximos o suficiente para escavar e, portanto, podemos confiar apenas nas observações de objetos distantes. Se algum sóliton topológico for descoberto, a revelação não seria apenas uma grande visão sobre a natureza da gravidade, mas também nos permitiria estudar diretamente a natureza da gravidade quântica e da teoria das cordas.

Fonte: space.com