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  • Bianca Leroiz

Universos fractais dentro de buracos negros hipotéticos?

Atualizado: Jan 19

Buracos negros são, talvez, uma das coisas mais estranha e menos compreendida no universo. Muitas vezes, por falta de instrumentos capazes de observar esses objetos estranhos, a ciência se vê obrigada a trabalhar com hipóteses, modelos matemáticos e simulações de computador. E uma equipe de cientistas se aprofundou na matemática dos chamados buracos negros carregados e se deparou com algumas surpresas relacionadas ao espaço-tempo e paisagens fractais.




Um universo fractal é um universo que se repete. Andrei Linde é um dos grandes nomes no campo da inflação cósmica. Ele percebeu que diversos efeitos podem alimentar a inflação do universo. “Como resultado, o universo se torna um multiverso, um fractal em crescimento eterno que consiste em muitas partes exponencialmente grandes. Essas partes são tão grandes que, para todos os efeitos práticos, parecem universos separados.”, disse Linde à uma matéria do portal de notícias da Universidade de Stanford.


Os buracos negros carregados fazem parte de um dos vários tipos de buracos negros hipotéticos. Eles recebem esse nome porque possuem carga elétrica (enquanto há outro tipo hipotético que não possui carga elétrica). Embora seja um conceito puramente teórico, os cientistas querem explorar as possibilidades de que eles existam, e tentam deduzir como eles seriam — e eles fazem tudo isso sempre fundamentado em muita matemática, nada é aleatório ou imaginado.


Os buracos negros carregados estariam localizados em um universo de um formato peculiar, chamado espaço anti-de Sitter, ou hiperbólico, que possui uma curvatura geométrica negativa constante. Algo mais ou menos parecido com uma sela de cavalo.



Hipóteses de possíveis formas do universo. A imagem do meio é a forma hiperbólica, que não é considerada possível para o nosso próprio universo (Imagem: Reprodução/NASA)



No nosso Universo não existe nada como um espaço anti-de Sitter, já que ele se opõe à forma do espaço-tempo demonstrado por Einstein. Mas esse tipo de espaço poderia existir em um universo paralelo ao nosso, por exemplo. Ele teria uma constante cosmológica negativa e isso teria algumas implicações na astrofísica. Imagina: enquanto nossouniverso se expande, nesse outro universo anti-de Sitter a matéria tenderia a se condensar em um buraco negro.


Vale lembrar que não sabemos ainda se esses universo realmente existe, mas se existirem, esses buracos negros carregados seriam bastante exóticos e teriam estruturas intrincadas, com possibilidades que encantaram as mentes dessa equipe de cientistas.


Mas não acaba por aqui. Os pesquisadores descobriram que quando esses buracos negros carregados se tornam relativamente frios, eles criam uma "névoa" de campos quânticos ao redor de suas superfícies. Essa névoa é então puxada para dentro pela gravidade imensa do buraco negro, mas também é empurrada para fora pela força de repulsão elétrica do mesmo buraco negro. Essa névoa de campos quânticos seria um supercondutor, algo que em nosso universo pode transmitir corrente elétrica sem nenhuma resistência. Calcular como supercondutores atuam nesses cenários exóticos também ajuda a entender estruturas matemáticas de modo que seja útil em aplicações reais, no nosso mundo.


Essa equipe de cientistas decidiu ir mais a fundo nesse mundo da supercondutividade para descobrir o que existe abaixo da superfície desses buracos negros carregados. De acordo com o estudo, a física dentro desses buracos negros podem ser diferentes de um buraco negro real de nosso universo. Em buracos negros normais do nosso universo, nosso corpo sofreria algo chamado “espaguetificação”, caso entrássemos no horizonte de eventos nesses objetos. Nos buracos negros carregados, não haveria espaguetificação. Infelizmente, dentro desse buraco negro a própria física também se destrói, levando embora qualquer vestígio do que poderia haver lá dentro.


E onde as fractais entram? Se entrarmos ainda mais nesses buracos negros carregados, podemos nos deparar com um universo em expansão. Sim, um universo em miniatura se expandindo dentro do buraco negro, exatamente como uma fractal.


Ainda semelhante à matemática das fractais, esses buracos negros carregados poderiam, dependendo da temperatura, desencadear uma nova rodada de vibrações ondulares, que então criariam um novo ciclo de expansão do espaço, que por sua vez desencadeia uma nova rodada de vibrações, que então criam um novo ciclo de expansão, e assim por diante, em escalas cada vez menores e infinitas.


Em uma fractal, as partes separadas repetem os traços e a aparência do todo completo, apresentando um padrão repetitivo. (Imagem: Reprodução/Wolfgang Beyer)



Resumindo, neste universo anti-de Sitter, onde o tecido do espaço se forma de maneira oposta ao nosso, os buracos negros seriam do tipo carregado e supercodutores, e dentro deles poderiam existir um caminho para apreciarmos uma fractal de universos em expansões bizarras e distorcidas, repetindo-se infinitamente, ou quase, já que no centro dessa fractal, encontraríamos a singularidade, o ponto minúsculo e denso onde estaria cada pedaço de matéria que já caiu no buraco negro.


Qual a utilidade desse tipo de estudo?


Estudar esses assuntos pode parecer uma verdadeira loucura, já que são hipotéticos. No entanto, eles possuem aplicação no mundo real. Esses buracos negros se comportam como supercondutores. Ou seja, estudar supercondutores em nosso mundo pode nos ajudar a entendê-los. Além disso, eles se parecem com buracos negros em rotação, que existem. Em outras palavras, estudar supercondutores poderia ajudar a entender buracos negros reais.



Fonte: Socientifica, Canaltech, Live Science, Space.com


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