Nosso universo infinito está
repleto de fenômenos estranhos e violentos que podem transportar a vida.
Imagine portais cósmicos, onde objetos podem desaparecer, ser lançados ou fugir
para outro lugar no espaço ou no tempo. "Eles são passagens para o limbo, na
maioria. Você é rasgado em buraco negro, transportado para outra parte do
universo ou destruído por um jato de um buraco branco." Decolemos para o
lado longíncuo do universo, onde os cientistas procuram buracos negros e
buracos brancos. Eles são meras fantasias ou fatos científicos?
Buraco de Minhoca
Em física, um buraco de
verme ou buraco de minhoca é uma característica topológica hipotética do
continuum espaço-tempo, a qual é, em essência, um "atalho" através do
espaço e do tempo. Um buraco de verme possui ao menos duas "bocas" conectadas
a uma única "garganta" ou "tubo". Se o buraco de verme é
transponível, a matéria pode "viajar" de uma boca para outra passando
através da garganta. Embora não exista evidência direta da existência de
buracos de verme, um contínuum espaço-temporal contendo tais entidades costuma
ser considerado válido pela relatividade geral.
O termo buraco de verme
(wormhole em inglês) foi criado pelo físico teórico estadunidense John Wheeler
em 1957. Todavia, a ideia dos buracos de verme já havia sido inventada em 1921
pelo matemático alemão Hermann Weyl em conexão com sua análise da massa em
termos da energia do campo eletromagnético.
Esta análise força a se
considerar situações em que há um fluxo de rede de linhas de força através do
que os topologistas poderiam chamar de alça ou espaço multiplamente conectado e
que os físicos poderiam ser desculpados por denominar mais vividamente de
'buraco de verme'.
—John Wheeler em Annals of Physics
O nome "buraco de
verme" vem de uma analogia usada para explicar o fenômeno. Da mesma forma
que um verme que perambula pela casca de uma maçã poderia pegar um atalho para
o lado oposto da casca da fruta abrindo caminho através do miolo, em vez de
mover-se por toda a superfície até lá, um viajante que passasse por um buraco
de verme pegaria um atalho para o lado oposto do universo através de um túnel
topologicamente incomum.
A noção básica de um buraco
de verme intra-universo é a de que é uma região compacta do continuum
espaço-tempo cuja fronteira é topologicamente trivial mas cujo interior não está
simplesmente conectado. Formalizar esta idéia leva a definições tais como a
seguinte, extraída de Lorentzian Wormholes de Matt Visser:
“ Se um espaço-tempo lorentziano contém uma região compacta
Ω, e se a topologia de Ω está na forma Ω ~ R x Σ, onde Σ é um conduto triplo de
topologia incomum, cuja fronteira possui topologia na forma dΣ ~ S2, e se
ademais, as hipersuperfícies Σ são todas espaço-similares, então a região Ω
contém um buraco de verme intra-universo quase permanente. ”
Caracterizar buracos de
vermes entre universos é mais complicado. Por exemplo, alguém poderia imaginar
um universo "bebê" conectado ao seu "progenitor" por um
"cordão umbilical". O "cordão" poderia ser também encarado
como a garganta do buraco de verme, mas o espaço-tempo está simplesmente
conectado.
Tipos de buracos de verme
Buracos de verme
intra-universos conectam um local em um universo a outro local do mesmo
universo (no mesmo tempo presente ou não presente). Um buraco de verme deverá
ser capaz de conectar locais distantes no universo criando um atalho através do
espaço-tempo, permitindo viajar entre eles mais rápido do que a luz levaria
para transitar pelo espaço normal (ver a imagem acima). Buracos de verme
inter-universos conectam um universo a outro. Isto dá margem à especulação de
que tais buracos de verme poderiam ser usados para viajar de um universo
paralelo para outro. Um buraco de verme que conecta universos (geralmente
fechados) é frequentemente denominado como wormhole de Schwarzschild. Outra
aplicação de um buraco de verme poderia ser a viagem no tempo. Neste caso, é um
atalho de um ponto no espaço-tempo para outro. Na teoria das cordas, o buraco
de verme tem sido visto como uma conexão entre duas D-branas, onde as bocas
estão ligadas às branas e são conectadas por um tubo de fluxo Finalmente,
acredita-se que buracos de verme sejam parte da espuma quântica. Existem dois
tipos principais de buracos de verme: buracos de verme lorentzianos e buracos
de verme euclidianos. Os buracos de verme lorentzianos são estudados
primordialmente na relatividade geral e gravitação semiclássica, enquanto os
buracos de verme euclidianos são estudados em física de partículas. Buracos de
verme transponíveis são um tipo especial de buraco de verme lorentziano que permitiriam
que uma pessoa viajasse de um lado do buraco de verme ao outro. Serguei
Krasnikov sugeriu a expressão atalho de espaço-tempo (spacetime shortcut) como
uma descrição mais geral de buracos de verme (transponíveis) e sistemas de
propulsão como a métrica de Alcubierre e o tubo de Krasnikov para indicar
viagens interestelares mais rápidas que a luz.
Base teórica
Sabe-se que buracos de verme
(lorentzianos) não são excluídos do arcabouço da relatividade geral, mas a
plausabilidade física destas soluções é incerta. Também não se sabe se uma
teoria de gravitação quântica, que juntasse a relatividade geral com a mecânica
quântica, ainda permitiria a existência deles. A maioria das soluções
conhecidas da relatividade geral que permitiriam buracos de verme transponíveis
exigem a existência de matéria exótica, uma substância teórica que possui
densidade de energia negativa. Todavia, não foi matematicamente provado que
isto é um requisito absoluto para buracos de verme transponíveis, nem foi
estabelecido que a matéria exótica não possa existir
Entrando num buraco de verme
Mesmo se alguém encontrasse
um buraco de verme e viajasse através dele, os cientistas não têm certeza sobre
como isso afetaria o indivíduo. Alguns acreditam que um buraco de verme não se
manteria estável por tempo suficiente para permitir a travessia. E existem
teorias que sugerem que mesmo que ele permaneça estável, o viajante seria
alterado de formas indeterminadas e poderia experimentar danos ao coração ou
cérebro, e possivelmente até a morte.
Buracos de verme de Schwarzschild
Diagrama integrado de um
buraco de verme de Schwarzschild.
Buracos de verme
lorentzianos, conhecidos como buracos de verme de Schwarzschild ou pontes de
Einstein-Rosen são pontes entre áreas do espaço que podem ser modeladas como
soluções de vácuo para as equações de campo de Einstein ao combinar os modelos
de um buraco negro e um buraco branco. Esta solução foi descoberta por Albert
Einstein e seu colega Nathan Rosen, os quais publicaram o resultado em 1935.
Todavia, em 1962 John A. Wheeler e Robert W. Fuller publicaram um paper
demonstrando que este tipo de buraco de verme é instável, e que ele colapsará
instantaneamente tão logo se forme, impedindo que mesmo a luz consiga
atravessá-lo.
Antes que os problemas de
estabilidade dos buracos de verme de Schwarzschild se tornassem aparentes, foi
proposto que quasares eram buracos brancos, constituindo o fim de buracos de
verme deste tipo.
Embora buracos de verme de
Schwarzschild não sejam transponíveis, sua existência inspirou Kip Thorne a
imaginar buracos de verme transponíveis criados mantendo-se aberta a
"garganta" de um buraco de verme de Schwarzschild com matéria exótica
(matéria que possui massa/energia negativa).
Buraco branco
Em Astrofísica, Buraco
branco é um objeto teórico previsto pela teoria da relatividade que funciona um
buraco negro tempo-invertido. Como um buraco negro é uma região no espaço de
que nada pode escapar, a versão tempo-invertida do buraco negro é uma região no
espaço em que nada pode cair.
Os buracos brancos aparecem
como parte de uma das soluções de Karl Schwarzschild para as equações da
relatividade geral de Einstein, em que é descrito um buraco de minhoca de
Schwarzschild. Em uma das pontas do buraco de minhoca há um buraco negro
sugando matéria, luz e tudo mais, e, na outra ponta, um buraco branco, criando
matéria e luz. Mesmo que isso possa dar a entender que os buracos negros em
nosso universo possam se conectar a buracos brancos em outros lugares, isso não
é verdade por duas razões. Primeiro, porque os buracos de minhoca de
Schwarzschild são instáveis, desconectando-se assim que se formam. Em segundo
lugar, os buracos de minhoca de Schwarzschild são uma solução válida apenas enquanto
nenhuma matéria interage com o buraco.
A existência de buracos
brancos desconectados de buracos negros é duvidosa, já que parecem violar a
segunda lei da termodinâmica
Ou seja, buracos brancos são
entidades físicas matematicamente viáveis, o que não quer dizer que existam na
natureza
Abaixo deixo um vídeo a
respeito !
Nenhum comentário:
Postar um comentário