Um mini universo fractal pode estar dentro de buracos negros carregados

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Um mini universo fractal pode estar dentro de buracos negros carregados
Foto: (reprodução/internet)

Os buracos negros são talvez os objetos mais estranhos e menos compreendidos em nosso universo. Com tanto potencial – estando ligados a tudo, desde buracos de minhoca a novos universos bebês – eles atraíram físicos por décadas.

Mas por mais estranhos que esses objetos conhecidos sejam, até mesmo tipos mais estranhos de buracos negros poderiam ser imaginados.

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Uma equipe de pesquisadores mergulhou no coração matemático dos chamados buracos negros carregados e encontrou uma série de surpresas, incluindo um inferno de espaço-tempo e uma paisagem fractal exótica… e potencialmente mais.

Bem-vindo a um supercondutor holográfico

Existem todos os tipos de buracos negros potenciais e hipotéticos: aqueles com ou sem carga elétrica, os giratórios ou estacionários, os cercados por matéria ou os que flutuam no espaço vazio.

Sabe-se que alguns desses buracos negros hipotéticos existem em nosso universo. Por exemplo, o buraco negro giratório cercado por matéria em queda é uma presença bastante comum. Até tiramos uma foto de um.

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Um mini universo fractal pode estar dentro de buracos negros carregados
Foto: (reprodução/internet)

Mas alguns outros tipos de buracos negros são puramente teóricos. Mesmo assim, os físicos ainda estão interessados ​​em explorá-los – mergulhando em seus fundamentos matemáticos, podemos perceber novas relações e implicações de nossas teorias físicas, que podem ter consequências no mundo real.

Um desses buracos negros teóricos é um buraco negro eletricamente carregado cercado por um certo tipo de espaço conhecido como Anti-de Sitter.

Sem entrar em detalhes, este tipo de espaço tem curvatura geométrica negativa constante, como uma sela de cavalo, que sabemos que não é uma boa descrição de nosso universo.

Um cosmos com espaço Anti-de Sitter, todo o resto sendo o mesmo, teria uma constante cosmológica negativa, o que significa que qualquer matéria tenderia a se condensar em um buraco negro, contra a expansão acelerada conhecida que está separando o universo.

Este espaço de sela de cavalo não existe em nosso universo, mas tudo bem: Acontece que esses buracos negros exóticos ainda têm estruturas surpreendentemente intrincadas que valem a pena explorar.

Um dos motivos pelos quais vale a pena explorar é que os buracos negros carregados compartilham muitas semelhanças com os buracos negros em rotação, que certamente existem em nosso universo, mas os buracos negros carregados são matematicamente mais simples de lidar.

Portanto, ao estudar os buracos negros carregados, podemos obter algumas percepções sobre os buracos negros rotativos do mundo real.

Além disso, os físicos descobriram que quando esses buracos negros se tornam relativamente frios, eles criam uma “névoa” de campos quânticos ao redor de suas superfícies.

Essa névoa adere à superfície, puxada para dentro pela gravidade incansável do próprio buraco negro, mas empurrada para fora pela repulsão elétrica do mesmo buraco negro. Uma névoa de campos quânticos operando em estabilidade em uma superfície também é conhecida como supercondutor.

Os supercondutores têm aplicações no mundo real (ou seja, eles podem transmitir corrente elétrica sem resistência), portanto, ver como os supercondutores atuam nesses cenários exóticos nos ajuda a entender suas estruturas matemáticas, o que pode levar a novas percepções com aplicações reais.

Em um estudo publicado em 28 de agosto no banco de dados de pré-impressão arXiv , uma equipe de pesquisadores usou recentemente a linguagem da supercondutividade para descobrir o que existe mais abaixo da superfície desses buracos negros hipotéticos.

Vamos nos aprofundar.

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O quase buraco de minhoca

Buracos negros carregados “normais” – aqueles rodeados por um típico espaço-tempo de jardim variado que você pode encontrar em nosso universo – têm algumas peculiaridades em seu interior.

Em primeiro lugar, além do horizonte de eventos (a borda de cada buraco negro, onde uma vez que você cai, você não pode sair) está algo chamado horizonte interno, uma região de energias quânticas intensas.

Além disso, há um buraco de minhoca, uma ponte para um buraco branco em alguma outra seção solitária do universo (pelo menos, de acordo com a matemática).

Deve-se ressaltar aqui que não sabemos realmente se buracos de minhoca como esse existem na vida real, porque a matemática dos buracos negros carregados se quebra no horizonte interno e nada mais pode ser aprendido até que desenvolvamos uma nova física.

Felizmente, os buracos negros carregados cercados por espaço Anti-de Sitter, que por agora chamaremos de buracos negros supercondutores, evitam esse problema.

A boa notícia é que o horizonte interno de um buraco negro supercondutor se quebra, permitindo que você navegue suavemente por ele sem ficar em formato de espaguete como aconteceria em um buraco negro normal e estacionário.

A má notícia é que a ponte do buraco de minhoca dentro de um buraco negro supercondutor também se destrói, então você não consegue se transportar para estrelas distantes.

Mas isso não significa que nada de interessante aconteça com você. Logo depois do que seria o horizonte interno, o interior de um buraco negro supercondutor fica um pouco espumoso.

Normalmente, as partículas em supercondutores da vida real podem oscilar, suportando ondas que se movem para frente e para trás em um efeito conhecido como Oscilações Josephson.

Um universo estranho

Mas, uma vez que você passou pela vibração do espaço-tempo, o que vem a seguir é verdadeiramente mistificador.

Os pesquisadores descobriram que as regiões mais internas de um buraco negro supercondutor podem apresentar um universo em expansão em miniatura grotesca, um lugar onde o espaço pode se esticar e se deformar em taxas diferentes em direções diferentes.

Além do mais, dependendo da temperatura do buraco negro, algumas dessas regiões do espaço podem desencadear uma nova rodada de vibrações, que então criam um novo fragmento de expansão do espaço, que desencadeia uma nova rodada de vibrações, que criam um novo fragmento de expansão do espaço, continuamente, em escalas cada vez menores.

Seria um mini universo fractal, repetindo-se infinitamente de escalas grandes a pequenas. É absolutamente impossível descrever como seria atravessar tal paisagem, mas certamente seria estranho.

No centro deste estranho fractal, a bagunça caótica é a singularidade: o ponto de densidade infinita, o lugar onde reside cada pedaço de matéria que já caiu no buraco negro.

Infelizmente, mesmo com suas técnicas matemáticas supercondutoras supercarregadas, os pesquisadores não conseguem descrever o que acontece na singularidade. Toda a física conhecida se desintegra, exigindo novas teorias da gravidade para uma descrição completa.

Quem sabe o que você encontrará no centro de um buraco negro supercondutor, mas pelo menos você gostará de descer.

Traduzido e adaptado por equipe Conhecimento Agora

Fonte: Live Science

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