Os buracos negros são talvez os objetos mais estranhos e incompreendidos do nosso universo. Estando ligados à buracos de minhoca e universos bebês, os buracos atraem físicos há décadas.
Mas por mais estranhos que esses objetos conhecidos sejam, até mesmo tipos mais estranhos de buracos negros poderiam ser imaginados.
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.
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 exemplos 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: isso significa que qualquer matéria tenderia a se condensar em um buraco negro contra a expansão acelerada que está separando o universo.
Este espaço de sela de cavalo não existe em nosso universo, mas tudo bem: acontece que esses locais exóticos ainda têm estruturas surpreendentemente intrincadas que valem a pena explorar. Um dos motivos é que os buracos negros carregados compartilham muitas semelhanças com os buracos negros em rotação, mas os carregados são matematicamente mais simples de lidar.
Estudar isso pode ser importante para entender melhor os buracos negros rotativos do mundo real. Além disso, foi descoberto que quando estes se tornam frios, há a criação de uma "névoa" de campos quânticos ao redor de suas superfícies. Essa névoa adere à superfície do buraco negro, puxada para dentro pela gravidade incansável do próprio, mas empurrada para fora pela repulsão elétrica do mesmo buraco.
Uma névoa de campos quânticos operando em estabilidade em uma superfície também é conhecida como supercondutor. Eles têm aplicações no mundo real (ou seja, 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 do banco de dados de dados de pré-impressão arXiv, publicado em 28 de agosto, uma equipe de pesquisadores usou o conceito de supercondutividade para descobrir o que está abaixo 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. 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 (essa é a boa notícia).
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
Uma vez que você passou pela vibração do espaço-tempo, o que vem a seguir é verdadeiramente mistificador. Foi descoberto que as regiões mais internas de um buraco negro supercondutor podem apresentar um universo: 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. Por sua vez, 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. Não é possível saber o que você irá encontrar no centro de um buraco negro supercondutor, mas pelo menos vai ser uma aventura descer.
Traduzido e adaptado por equipe Conhecimento Agora
Fonte: Live Science
