Se você acha que os buracos negros são muito complicados, isso pode ser uma boa notícia: talvez eles não existam – pelo menos não da maneira como os astrofísicos teorizam. É que os adeptos da Teoria das Cordas encontraram uma forma de explicar esses objetos misteriosos para que se encaixem no modelo das cordas, e isso pode trazer algum conforto para quem não consegue assimilar a ideia da existência de uma singularidade.

Os buracos negros foram previstos pela teoria geral da relatividade de Albert Einstein. De acordo com o físico alemão, se um aglomerado de matéria se reduz a um volume infinitamente pequeno, a gravidade que ele exerce pode se tornar tão forte que ultrapassaria a velocidade da luz. Essa atração gravitacional inimaginável compete com qualquer uma das outras quatro forças fundamentais da natureza – eletromagnetismo, a força nuclear fraca e a força forte. Este ponto infinitamente pequeno é chamado de singularidade, mas não deveria existir.

Sabendo que buracos negros eram impossíveis, os astrônomos os encontraram. Mesmo que não tenha sido possível vê-los, eles tinham todos os recursos necessários e, recentemente, até consegui fotografar o que está ao redor de um deles. Mas as coisas ficaram muito confusas quando Stephen Hawking percebemos que os buracos negros evaporam lentamente, o que nos deixa com um paradoxo que parece impossível de resolver: todas as informações que caem em um Buraco negro eles ficam lá dentro, mas a radiação Hawking pode sair sem levar nenhuma informação consigo. O que acontece com a informação?

Simulação de um buraco negro e suas estranhas características gravitacionais, distorcendo o espaço-tempo ao seu redor (Imagem: Reprodução / Goddard Space Flight Center da NASA / Jeremy Schnittman)

Outro problema com os buracos negros é sobre a gravidade da singularidade, onde a teoria convencional diz que existe curvatura infinita do espaço-tempo devido a um campo gravitacional infinitamente intenso, em uma região de volume zero. Fez algum sentido? Bem, a física é violada quando temos os parâmetros “infinito” e “zero”. Para resolver isso, alguns optam por buscar modelos menos convencionais para a física. Por exemplo, Teoria das Cordas.

Teoria das cordas (e teoria de tudo)

A Teoria das Cordas é um modelo físico que tenta explicar tudo o que existe por meio de extensos objetos unidimensionais, semelhantes a uma corda. Neste modelo, não existem partículas na forma de pontos sem dimensão. Como você pode imaginar, é uma teoria controversa que descarta alguns dos princípios básicos da física tradicional. Mesmo assim, são ideias interessantes que podem, de certa forma, explicar coisas até então inexplicadas.

Bem, essas cordas seriam a base fundamental de toda a matéria do universo, mas não podemos vê-las porque, é claro, são muito pequenas. Além disso, precisamos de dimensões minúsculas extras, envolvidas em escalas subatômicas, para que tudo isso funcione. Então, essas cordas vibram em frequências diferentes para formar diferentes partículas elementares de matéria.

A Teoria das Cordas busca ser a Teoria de Tudo – uma teoria única que é capaz de explicar todos os tipos de partículas, todos os tipos de forças e basicamente tudo no universo. Ainda não foi encontrado, e os fios ainda não foram aceitos para ocupar esse lugar, pois não há evidências suficientes para prová-los. Mesmo assim, os teóricos continuam pesquisando.

Se a Teoria das Cordas quer se estabelecer como Teoria de Tudo, ela precisa explicar os buracos negros. Ou substitua-os por algo que faça sentido. Na física de hoje, a matemática e a lógica que conhecemos não fazem mais sentido quando vamos além do horizonte de eventos, que é uma área em torno da singularidade, da qual nada pode escapar, nem mesmo a luz (por isso o buraco é tão escuro). Bem, os teóricos das cordas finalmente chegaram a uma explicação menos assustadora para os buracos negros – as bolas peludas. bolas de pelo, em inglês).

Esta é uma simulação de um buraco negro. Na teoria do fuzzball, o horizonte de eventos (a borda do ponto escuro central) é o limite não apenas do limiar onde a velocidade de escape é igual à velocidade da luz, mas também delimita a superfície física do próprio fuzzball (Imagem: Reprodução / Gerd Altmann / Pixabay)

Bolas peludas?

Em bolas peludas, as cordas deixam de vibrar juntas como fazem para formar as partículas fundamentais do universo e simplesmente se agrupam, tornando-se uma grande … bola de pêlo. Uma bola de lã, do tipo que seu gato adora transformar em um brinquedo. Apenas no nível subatômico e em proporções cósmicas. O conceito ainda não foi totalmente elaborado, uma vez que a própria noção de cordas ainda carece de observações e soluções matemáticas, mas é claro que os teóricos podem trabalhar com a ideia.

Para evitar confusão, uma bola de fuzzball é um buraco negro. O espaço-tempo, os fótons e toda a matéria são afetados por uma bola de fuzzball exatamente da mesma maneira que o modelo clássico do buraco negro descreve. As teorias diferem apenas no nível quântico, isto é, na composição subatômica interna. As coisas também mudam quando se trata de partículas que se formam perto do horizonte de eventos (radiação Hawking). Assim, a teoria do fuzzball seria a descrição quântica definitiva dos buracos negros.

Não é exatamente uma ideia nova. Samir D. Mathur e Oleg Lunin propuseram fuzzballs em 2002, e deram algumas explicações que, na época, eram satisfatórias. Por exemplo, a superfície física desta bola de barbante teria um raio igual ao horizonte de eventos de um buraco negro clássico. Em ambos os modelos, o raio de um buraco negro (ou fuzzball) com 6,8 massas solares seria de 20 km. Não eram meras suposições, mas resultados de cálculos usando o modelo da Teoria das Cordas.

(Imagem: Reprodução / Olena Shmahalo / Revista Quanta)

Acontece que a ciência sobre os buracos negros avançou – muito – nos últimos anos. Embora a descoberta desses objetos tenha sido praticamente ontem (em comparação com a história da astronomia humana), os cientistas já podem medir algumas de suas propriedades por meio de ondas gravitacionais, que começaram a ser detectadas há alguns anos. Este tipo de detecção revolucionou a ciência e podemos até analisar a colisão entre dois buracos negros.

Enquanto isso, os teóricos do fuzzball precisam saber se as novas descobertas fazem sentido no modelo da Teoria das Cordas. Isso é o que o novo artigo disponível no arXiv (e aguardando a revisão por pares para ser publicado em uma revista científica) tente fazer. O estudo ainda é inconclusivo, mas se forem encontradas evidências de fuzzballs, poderemos não apenas descobrir a essência dos buracos negros, mas também acessar um dos segredos mais escondidos do cosmos – a Teoria de Tudo.

Fonte: Space.com

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By Gabriel Ana

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