Buraco branco: história, teoria e como é formada

O buraco branco é uma singularidade do espaço – tempo, pertencente às soluções exatas das equações da relatividade geral.Essas singularidades possuem o que é chamado de horizonte de eventos . Isso significa a presença de uma barreira, que em um buraco branco nada pode passar do lado de fora. Teoricamente, um buraco branco é uma singularidade que remonta ao passado.

No momento ninguém foi capaz de observar nenhum. Mas devemos a existência ao mais especial de todos: o Big Bang de 13,8 bilhões de anos atrás pode ser considerado um evento causado por um buraco branco supermassivo.

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Uma grande massa como um planeta pode deformar o espaço-tempo. Fonte: Mysid [CC BY-SA 3.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)]

A teoria da relatividade geral considera que o espaço-tempo pode ser deformado pelo efeito da aceleração ou pela presença de objetos maciços.Essa é a mesma teoria que previa a existência de buracos negros, dos quais os buracos brancos seriam a contrapartida. Portanto, sua existência é considerada igualmente possível.

Agora, para formar a singularidade espaço-temporal, é necessário algum mecanismo físico. No caso dos buracos negros, sabe-se que a causa é o colapso gravitacional de uma estrela supermassiva.

Mas o mecanismo físico que poderia formar uma singularidade do tipo buraco branco ainda não é conhecido. Embora, é claro, os candidatos tenham surgido para explicar seu possível treinamento, como será visto em breve.

Diferenças entre buracos negros e buracos brancos

Muitos dos buracos negros conhecidos são os remanescentes de uma estrela supergigante que sofreu um colapso interno.

Quando isso acontece, as forças gravitacionais aumentam a tal ponto que nada que chega perto pode escapar de sua influência, nem mesmo a luz.

É por isso que os buracos negros são capazes de engolir tudo o que cai neles. Pelo contrário, nada poderia entrar em um buraco branco, tudo seria rejeitado ou repelido a partir dele.

A existência de tal objeto é possível? Afinal, os buracos negros permaneceram muito tempo como uma solução matemática para as equações de campo de Einstein, até serem detectados graças aos efeitos gravitacionais e de radiação que causam em seu ambiente e a serem fotografados recentemente.

Em vez disso, os buracos brancos ainda estão escondidos dos cosmólogos, se eles realmente existem.

História de sua descoberta

A teoria da existência de buracos brancos foi baseada nos trabalhos de Karl Schwarzschild (1873-1916), físico alemão e o primeiro a encontrar uma solução exata para as equações de campo relativístico de Albert Einstein.

Para isso, ele desenvolveu um modelo com simetria esférica cujas soluções têm singularidades únicas, que são precisamente os buracos negros e suas contrapartes brancas.

O trabalho de Schwarzschild não era exatamente popular, talvez porque foi publicado durante a Primeira Guerra Mundial . Tivemos que esperar alguns anos para que dois físicos o retomassem de forma independente na década de 1960.

Em 1965, os matemáticos Igor Novikov e Yuval Ne’eman analisaram as soluções de Schwarzschild, mas usando um sistema de coordenadas diferente.

Naquela época, o termo buraco branco ainda não havia sido cunhado. De fato, eles eram conhecidos como “núcleos atrasados” e eram considerados instáveis.

No entanto, sendo a contrapartida dos buracos negros, os pesquisadores tentaram encontrar um objeto físico cuja natureza fosse compatível com a prevista para os buracos brancos.

Quasares e buracos brancos

Os pesquisadores pensaram ter encontrado nos quasares, os objetos mais brilhantes do universo. Eles emitem um fluxo intenso de radiação detectável por radiotelescópios, exatamente como um buraco branco deveria.

No entanto, a energia dos quasares foi finalmente dada uma explicação mais viável, relacionada aos buracos negros no centro das galáxias. E assim, os buracos brancos foram novamente como entidades matemáticas abstratas.

Assim, mesmo sendo conhecidos, os buracos brancos receberam muito menos atenção do que os buracos negros. Isso não é apenas porque eles são instáveis, o que questiona sua existência real, mas porque não há hipóteses razoáveis ​​sobre sua possível origem.

Pelo contrário, os buracos negros surgem do colapso gravitacional das estrelas, um fenômeno físico que foi bem documentado.

Possível descoberta de um buraco branco

Há pesquisadores convencidos de que finalmente detectaram um buraco branco em um fenômeno chamado GRB 060614, ocorrido em 2006. Esse fenômeno foi proposto como a primeira aparência documentada de um buraco branco.

O GRB 060614 foi uma explosão de raios gama detectada pelo Observatório Neil Gehrels Swift em 14 de junho de 2006, com propriedades peculiares. Ele desafiou um consenso científico anteriormente realizado sobre as origens de explosões de raios gama e buracos negros.

O Big Bang, que alguns acreditam ser um buraco branco supermassivo, por sua vez, poderia ter sido o resultado de um buraco negro supermassivo, no coração de uma galáxia desconhecida localizada em nosso universo pai.

Uma das dificuldades em observar um buraco branco é que toda a matéria é expelida dele em um único pulso. Portanto, o buraco branco carece da continuidade necessária para ser observado, mas os buracos negros têm persistência suficiente para serem vistos.

Teoria

Einstein postula que a massa, o tempo e o comprimento dependem muito da velocidade do sistema de referência em que estão sendo medidos.

Além disso, o tempo é considerado como mais uma variável, com o mesmo significado que as variáveis ​​espaciais. Assim, o espaço-tempo é referido como uma entidade na qual qualquer evento e todos os eventos ocorrem.

A matéria interage com o tecido do espaço-tempo e o modifica. Einstein descreve como isso acontece com um conjunto de 10 equações de tensor, conhecidas como equações de campo.

Alguns conceitos importantes na teoria da relatividade

Os tensores são entidades matemáticas que permitem -nos a considerar a variável temporária no mesmo nível de variáveis espaciais. Vetores conhecidos como força, velocidade e aceleração fazem parte desse conjunto expandido de entidades matemáticas.

O aspecto matemático das equações de Einstein também envolve conceitos como métricas , que é a distância no espaço e no tempo que separa dois eventos infinitesimalmente próximos.

Dois pontos no espaço-tempo fazem parte de uma curva chamada geodésica . Esses pontos estão ligados a uma distância espaço-temporal. Essa representação do espaço temporal é observada na figura a seguir:

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A forma do cone é determinada pela velocidade da luz c , que é uma constante em todos os sistemas de referência. Todos os eventos devem ocorrer dentro dos cones. Se houver eventos fora deles, não há como saber, porque as informações devem viajar mais rápido que a luz para serem percebidas.

As equações de campo de Einstein admitem uma solução com duas singularidades em uma região vazia (ou seja, sem massa). Uma dessas singularidades é um buraco negro e a outra é um buraco branco.Para ambos, existe um horizonte de eventos, que é uma borda esférica de raio finito que envolve a singularidade.

No caso de buracos negros, nada, nem mesmo luz, pode deixar essa região. E em buracos brancos, o horizonte de eventos é uma barreira que nada pode passar do lado de fora.A solução do buraco negro no vácuo está no cone de luz do futuro, enquanto a solução do buraco branco está na região do passado do cone de luz.

As soluções das equações de Einstein que compreendem um buraco negro real requerem a presença de matéria e, nesse caso, a solução que contém o buraco branco desaparece. Portanto, conclui-se que, como uma solução matemática, na teoria de soluções singulares sem matéria, existem buracos brancos. Mas esse não é o caso quando a matéria é incluída nas equações de Einstein.

Como se forma um buraco branco?

Em 2014, o físico teórico Carlo Rovelli e sua equipe na Universidade de Aix-Marselha, na França, propuseram que os buracos brancos podem surgir da morte de um buraco negro.

Já na década de 70, o especialista máximo em buracos negros, Stephen Hawking, calculou que um buraco negro perde massa através da emissão de radiação de Hawking.

Os cálculos de Rovelli e sua equipe indicam que essa contração devido à perda de radiação de um buraco negro pode, em sua fase final, produzir uma recuperação que causa um buraco branco.

Mas os cálculos de Rovelli também indicam que, no caso de um buraco negro com massa igual à do Sol, a idade atual do Universo seria necessária aproximadamente quatro vezes mais para formar um buraco branco.

Buracos brancos e matéria escura

Um segundo após o Big Bang, flutuações na densidade de um Universo em rápida expansão poderiam produzir buracos negros primordiais (sem a necessidade de colapso estelar).

Esses buracos negros primordiais são muito menores que os de origem estelar e podem evaporar até a morte para dar lugar a um buraco branco em um período da vida do Universo.

Buracos microscópicos brancos podem ser muito grandes. Por exemplo, um do tamanho de um grão de poeira pode ter massa maior que a Lua.

Até a equipe de Rovelli sugere que esses buracos brancos microscópicos podem explicar a matéria escura, outro dos mistérios cosmológicos mais importantes.

Buracos brancos microscópicos não emitem radiação; e por serem menores que um comprimento de onda, eles se tornam invisíveis. Esse pode ser outro motivo que explicaria por que eles ainda não foram detectados.

Referências

  1. Battersby, S. 2010. Os buracos negros eternos são o último cósmico seguro. Recuperado de: newscientist.com.
  2. Choi, C. 2018. Buracos brancos podem ser o ingrediente secreto da misteriosa matéria escura. Recuperado de: space.com.
  3. Fraser, C. 2015. O que são buracos brancos? Recuperado de: phys.org.
  4. Mestres, Karen. 2015. O que é um buraco branco? Recuperado de curious.astro.cornell.edu
  5. Wikiwand Buraco branco. Recuperado de: wikiwand.com

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