O que aconteceria se uma nave espacial com propulsão de dobra voasse para dentro de um buraco negro?

Os propulsores de dobra têm uma longa história de inexistência, apesar de sua presença onipresente na ficção científica.

Imagem Dall-E de uma nave com propulsão de dobra entrando em um buraco negro. (Fraser Cain) 

O escritor John Campbell introduziu a ideia pela primeira vez em um romance de ficção científica chamado Islands of Space. Hoje em dia, graças a Star Trek em particular, o termo é muito familiar.

É quase uma referência genérica para viagem superliminar pelo hiperespaço. Se o warp drive vai ou não existir é um problema de física que os pesquisadores ainda estão tentando resolver, mas, por enquanto, é teórico.

Recentemente, dois pesquisadores analisaram o que aconteceria se uma nave com propulsão de dobra tentasse entrar em um buraco negro . O resultado é um experimento mental interessante. Pode não levar a propulsores de dobra do tamanho de naves estelares, mas pode permitir que cientistas criem versões menores algum dia.

Remo Garattini e Kirill Zatrimaylov teorizaram que tal propulsão poderia sobreviver dentro de um chamado buraco negro de Schwarzschild. Isso desde que a nave cruze o horizonte de eventos a uma velocidade menor que a da luz.

Teoricamente, o campo gravitacional do buraco negro diminuiria a quantidade de energia negativa necessária para manter o drive funcionando. Se isso acontecesse, a nave poderia passar e, de alguma forma, usá-la para chegar a outro lugar sem ser esmagada.

Além disso, a matemática por trás dessa ideia aponta o caminho para a possível criação de mini-unidades de dobra em ambientes de laboratório.

O que é um Warp Drive?

Os cientistas poderiam construir um micro ou mini-warp drive no laboratório? Boas perguntas. Para entender o trabalho da equipe, vamos dar uma olhada nos principais participantes dessa pesquisa: warp drives e buracos negros .

A ideia é inspirada pelo fato de que nada pode ir mais rápido que a velocidade da luz. Dadas as distâncias no espaço, viajar até a estrela mais próxima levaria anos (se pudéssemos ir na velocidade da luz). Atravessar uma galáxia ou para galáxias mais distantes levaria anos e muitas vidas. Então, se você quer ser uma espécie viajante espacial, você deve viajar mais rápido que a luz (FTL).

Como você faria isso? É aqui que os warp drives entram. Teoricamente, eles permitem que você coloque sua nave espacial dentro de uma bolha que pode deslizar pelo espaço em velocidades FTL.

É assim que as naves estelares em Star Trek (e outras histórias de FC) atravessam grandes distâncias tão rapidamente. As naves de Star Trek usam uma fonte de energia em um "núcleo de dobra" para alimentar geradores de campo de dobra. Elas criam a bolha de dobra no subespaço. A nave usa isso para ir aonde a tripulação precisa estar.

Os físicos gostam de propulsores de dobra?

Tal propulsão de dobra é uma ideia tentadora com muitas ressalvas. Por exemplo, gerar um campo de dobra requer uma quantidade insana de energia. Alguns físicos sugerem que seria necessária mais energia do que somos capazes de gerar. Criar essa energia exigiria enormes quantidades de matéria exótica — algo como "unobtanium". Então, esse é um problema bem aí.

Outros dizem que criar tal propulsão vai contra nossa compreensão atual da física do espaço-tempo. No entanto, isso não impediu ninguém de especular sobre maneiras de fazer isso acontecer.

Por exemplo, o físico mexicano Miguel Alcubierre teve uma ideia para tal propulsão em 1994. Ele sugeriu que ela poderia criar uma bolha que deslocaria o espaço ao redor de um objeto. Ele continuou sua pesquisa sobre uma nave que poderia chegar a algum lugar mais rápido que a luz.

No entanto, ele e outros ainda apontam vários problemas com a criação e sustentação de um propulsor de dobra. Isso inclui a ideia de que tal propulsor efetivamente se isola do resto do Universo. Entre outras coisas, significa que a nave não pode controlar o propulsor que a está fazendo ir. Então, ainda há alguns bugs para resolver.

Sobre buracos negros

Estamos mais familiarizados com buracos negros em termos de massa estelar e supermassivos. Estes também ostentam discos de acreção que transportam material para dentro do buraco negro.

Por exemplo, o buraco negro supermassivo central chamado Sagittarius A* em nossa própria Via Láctea periodicamente engole material. Então, ele emite um arroto de radiação. Outras galáxias mais ativas emitem jatos de material emitidos enquanto o buraco negro supermassivo central se alimenta continuamente.

Um buraco negro é uma concentração de massa com gravidade tão forte que nada, nem mesmo a luz, pode escapar. Em seu estudo sobre buracos negros e propulsores de dobra, os autores usaram buracos negros de Schwarzschild.

Esses chamados buracos negros "estáticos" simples curvam o espaço-tempo, não têm carga elétrica e não são rotativos. Essencialmente, eles são boas aproximações para explorações matemáticas das características de objetos de rotação lenta no espaço.

Quando uma nave com propulsão de dobra cruza um buraco negro

O buraco negro de Schwarzchild é o buraco negro "perfeito" para usar nesta exploração teórica de um warp drive cruzando o horizonte de eventos. Para descobrir o cenário, Garattini e Zatrimalov decidiram combinar matematicamente as equações que descrevem o buraco negro e as que descrevem o warp drive.

Entre outras coisas, eles descobriram que é possível "embutir" o warp drive na região externa do buraco negro. A bolha de dobra em si é muito menor que o buraco negro e precisa se mover em direção a ele. A gravidade do buraco negro afeta as condições de energia necessárias para criar e sustentar o warp drive.

Isso significa que você pode teoricamente diminuir a quantidade de energia negativa necessária para sustentar a bolha de dobra. Além disso, os pesquisadores sugerem que se a bolha de dobra estiver se movendo a uma velocidade menor que a da luz, ela efetivamente apaga o horizonte do buraco negro.

A equipe de pesquisa também descreveu a ideia de que tal ocorrência poderia evocar a conversão de partículas virtuais em reais em um campo elétrico. Se assim for, isso poderia levar à criação de mini propulsores de dobra no laboratório.

Mudando um pouco o buraco negro

Curiosamente, a equipe também sugere que, se a bolha de dobra estiver se movendo lentamente e for muito menor do que o horizonte do buraco negro, ela pode aumentar a entropia do buraco negro. No entanto, como eles afirmam em seus argumentos finais, "há potenciais questões problemáticas em outras situações físicas: a saber, quando o propulsor de dobra é completamente absorvido pelo buraco negro, ele pode diminuir sua massa e, portanto, sua entropia.

Da mesma forma, quando há uma bolha de dobra maior passando por um buraco negro, ela produziria um efeito de "triagem" e eliminaria de fato o horizonte, tornando impossível definir a entropia do buraco negro no sentido de Hawking. Se propulsores de dobra são possíveis na natureza, essas questões indicam que ainda não os entendemos do ponto de vista termodinâmico."

A tecnologia Warp Drive ainda precisa ser vista

Portanto, embora essa pesquisa possa ser valiosa teoricamente e possa levar à produção laboratorial de mini buracos negros, muitas questões permanecem.

Talvez no futuro, quando entendermos a mecânica quântica por trás desses dois objetos, possamos achar a tecnologia de dobra uma certeza. Se for assim, então, conforme as naves viajam por buracos negros, poderemos enfrentar um momento estranho.

Por exemplo, sinais de dentro de um buraco negro poderiam ser levados por uma bolha de dobra se fundindo da singularidade. Isso nos permitiria enviar imagens ou gravações de como é dentro do horizonte de eventos — algo que ninguém sabe hoje.

Há também uma chance de que esses temíveis buracos negros possam tornar uma viagem de dobra menos difícil de ser alcançada, já que não precisarão de tanto material exótico de fonte de "energia negativa".

Fonte: sciencealert.com