Buracos negros são buracos de minhoca?

E podemos usá-los para atravessar o universo?

Na ficção científica, os exploradores espaciais rotineiramente passam por buracos de minhoca no espaço-tempo que estão conectados por dois buracos negros – objetos celestes tão densos que nem mesmo a luz pode escapar de suas garras.

Mas os buracos negros são realmente portas para os buracos de minhoca ? E esses buracos de minhoca seriam parecidos com os de “Jornada nas Estrelas”?

A resposta curta provavelmente não é, embora a matemática do universo não a descarte completamente.

Por si só, a única coisa no centro de um buraco negro é uma singularidade – um ponto de densidade infinita.

Em teoria, no entanto, um buraco negro pode ser emparelhado com um espelho gêmeo, chamado de buraco branco, para formar um buraco de minhoca. Ainda assim, esses buracos de minhoca teóricos não se parecem em nada com os descritos na ficção científica – prevê-se que os buracos de minhoca tradicionais sejam incrivelmente instáveis, o que significa que entrariam em colapso no momento em que uma única partícula de matéria entrasse neles.

Alguns físicos prevêem que um buraco de minhoca poderia se tornar mais estável se fosse formado a partir de um buraco negro giratório, mas nossa compreensão do que acontece nesse cenário é, na melhor das hipóteses, obscura.

Pontes Einstein-Rosen

Os cientistas descobriram os buracos negros pela primeira vez não através de observações no universo, mas através da matemática da teoria da relatividade geral de Einstein .

Essas equações mostraram que, se você tritura matéria suficiente em um volume pequeno o suficiente, a gravidade supera todas as outras forças e reduz a matéria em um ponto infinitamente pequeno, conhecido como singularidade.

Buracos negros são viagens de ida. Uma vez que alguém cruza seus limites, conhecidos como horizontes de eventos, eles não podem escapar.

Enquanto os buracos negros já foram considerados apenas um truque das equações de Einstein , observações astronômicas acabaram revelando que os buracos negros existem no universo.

Mas essa mesma matemática também permite o inverso exato de um buraco negro: um buraco branco.

Um buraco branco ainda tem uma singularidade em seu centro e um horizonte de eventos ao seu redor. Mas em vez de cair e achar impossível escapar, com um buraco branco uma pessoa nunca poderia alcançar o horizonte de eventos do lado de fora, porque está constantemente lançando seu conteúdo no universo mais rápido que a velocidade da luz.

Conectar as singularidades emparelhadas de um buraco negro e um buraco branco forma o tipo mais simples de buraco de minhoca, também conhecido como ponte Einstein-Rosen.

Não é muito útil

Infelizmente, as pontes Einstein-Rosen não são muito úteis para atravessar o cosmos. Por um lado, a entrada do buraco de minhoca fica atrás do horizonte de eventos. Como uma pessoa não pode entrar pelo lado do buraco branco, teria que cair em um buraco negro para entrar.

Mas uma vez que alguém cruza um horizonte de eventos, eles não podem escapar. Isso significa que, se você entrar no buraco de minhoca, ficará preso por toda a eternidade.

O outro problema com as pontes Einstein-Rosen é sua estabilidade. “Esta ponte é uma espécie de buraco de minhoca, mas é transitória: ela se afasta antes que qualquer objeto possa usá-la para passar de um lado para o outro. ” Samir Mathur, físico da Ohio State University, disse à Live Science em um e-mail.

Essa instabilidade existe porque a criação de um buraco de minhoca requer um arranjo muito preciso e cuidadoso da matéria. Qualquer coisa que perturbe esse equilíbrio delicado – mesmo um único pacote de luz, ou fóton – desencadearia o colapso instantâneo do buraco de minhoca.

O buraco de minhoca se rasgaria como um elástico esticado mais rápido que a velocidade da luz, impedindo que qualquer coisa viajasse por ele.

Além disso, os físicos acreditam que buracos brancos não existem em nosso universo. Ao contrário de seus irmãos, os buracos brancos são fantasticamente instáveis. De acordo com a matemática, uma vez que um único pedaço de matéria cai sobre eles, eles explodem instantaneamente. Portanto, mesmo que os buracos brancos se formassem naturalmente, eles não durariam muito.

A combinação da incerteza da existência de buracos brancos, a instabilidade das pontes Einstein-Rosen e a relativa não utilidade delas significa que, se existem buracos de minhoca, provavelmente não são pontes Einstein-Rosen.

Uma singularidade giratória

Pode haver uma maneira de construir um buraco de minhoca a partir de um tipo mais complicado de buraco negro: leve em consideração sua rotação. Todos os buracos negros giram, mas o matemático neozelandês Roy Kerr foi o primeiro a resolver a matemática dos buracos negros giratórios.

No centro de um buraco negro em rotação, as forças centrífugas extremas espalham a singularidade pontual em um anel. Pode ser possível que essa “singularidade do anel” se torne uma entrada para um buraco de minhoca, mas mais uma vez o problema da estabilidade surge.

“A singularidade de um buraco de Kerr é cercada por um ‘horizonte interno’, que por sua vez é cercado pelo ‘horizonte externo’. As pessoas acreditam que o horizonte interno não é um conceito estável e que pequenas quantidades de matéria em queda mudarão completamente a região dentro desse horizonte e, portanto, também modificarão a singularidade”, disse Mathur. “O resultado final dessa instabilidade não é claro.”

O problema é que, se a matéria cair em direção à singularidade do anel, ela encontra dois efeitos concorrentes: a imensa atração gravitacional da própria singularidade e a extrema força centrífuga do giro no centro do buraco negro, que atuaria na direção oposta .

Como você pode imaginar, esta não é uma situação muito confortável, e as coisas provavelmente vão dar errado muito rapidamente.

A situação é tão instável que pode até impedir completamente a formação da singularidade. Nesse caso, muitos físicos acreditam que o conceito de “singularidade do anel” de um buraco negro giratório será substituído por uma ideia mais concreta assim que obtivermos uma melhor compreensão desses objetos.

Créditos :Livescience