O que são buracos brancos? - Médico - 2023

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Um buraco negro é um lugar para o qual você pode ir, mas de onde nunca pode escapar. Um buraco branco é um lugar do qual você pode sair, mas nunca voltar.

É assim que Sean M. Carroll, cosmólogo americano e professor de física especializado em energia escura e relatividade geral, se referiu aos buracos brancos, alguns corpos celestes hipotéticos cuja existência é deduzida dos cálculos de Albert Einstein e que seriam o oposto dos buracos negros.

O Universo é incrível e, muitas vezes, assustador. E os buracos negros são prova disso. Singularidades de densidade infinita no espaço-tempo que geram uma atração gravitacional tão imensa que nada, nem mesmo a luz, pode escapar de seu horizonte de eventos. Esses corpos, no centro dos quais as previsões e as leis da física clássica se quebram, são, sem dúvida, muito estranhos.

Mas eles se tornam a coisa mais fácil de entender no mundo quando descobrimos que, desde a década de 1960, os físicos levantaram a existência de buracos brancos. Se tudo no Universo tem opostos, por que os buracos negros não deveriam ter o inverso? Por que não haveria corpos que expulsam tudo, mas não conseguem absorver nada?

Prepare-se para a sua cabeça explodir, porque hoje vamos mergulhar nos segredos ironicamente sombrios dos buracos brancos, hipotéticos corpos celestes concebidos como buracos negros que avançam para trás no tempo. Dos locais de saída dos buracos negros à origem do próprio Big Bang, as teorias sobre sua existência são surpreendentes.

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Buracos, singularidades e gravidade: o yin e o yang do Universo?

Como dissemos, os buracos brancos seriam o inverso dos buracos negros. Portanto, seria uma missão suicida falar sobre a sua (hipotética) existência sem antes entender bem, levando em consideração que a física ainda não entende totalmente o que acontece dentro de um buraco negro. Que já são muito estranhos. Mas eles são muito normais em comparação com os brancos.

Um buraco negro é simplesmente uma singularidade no espaço-tempo. Uma região do espaço em que o tecido espaço-tempo, devido ao colapso gravitacional de uma estrela hipermassiva (como bem sabemos, buracos negros são formados após a morte de estrelas muito mais massivas que o Sol), se rompe, dando origem ao formação desta singularidade que teria uma densidade infinita.

E uma densidade infinita se traduz, obviamente e levando em consideração que quanto maior a massa, maior a gravidade, em uma imensa atração gravitacional. Um buraco negro gera gravidade tão forte que absorve não só toda a matéria, mas além do horizonte de eventos (o ponto sem retorno), mas também luz.

E é que neste horizonte, a velocidade necessária para escapar de um buraco negro é igual à velocidade da luz. E nada pode ir mais rápido do que a luz, que chega a 300.000 km / s. Portanto, além desse horizonte, não é apenas que nada pode escapar, mas não sabemos o que acontece. Não podemos ver nada. Portanto, não sabemos de nada.

Bem, desculpe, nós sabemos. Na verdade, o que acontece além do horizonte de eventos podemos saber graças a cálculos matemáticos e equações derivadas da relatividade geral de Einstein, como o famoso fenômeno do espaguete, que consiste no alongamento de objetos físicos que, presas a um campo gravitacional não homogêneo onde o espaço- curvas de tempo ao extremo, eles se tornam, para entendê-lo, espaguete.

O problema surge quando chegamos à singularidade. Quando chegarmos ao coração do buraco negro. Lá, as equações de Einstein entram em colapso e os efeitos quânticos ficam mais fortes.. Portanto, teríamos que estudar a gravidade a partir da mecânica quântica, não da física relativística. Comprovante. O problema é que ainda não encontramos uma teoria quântica da gravidade. Algumas teorias (como a Teoria das Cordas) estão se aproximando, mas no momento, nada.

Portanto, não podemos saber o que acontece com a matéria, uma vez que ela foi absorvida e atingiu a própria singularidade. São todas teorias. E um deles é que a matéria se torna energia gravitacional. Ou seja, estamos dando combustível a um reservatório que já é infinito (lembre-se de que a singularidade, que na verdade é o buraco negro como tal, é de densidade infinita). E em um lugar infinito, sempre há espaço para mais.

E isso, apesar de ser louco, é bem chato. Felizmente, Martin Kruskal, um matemático e físico americano, em meados da década de 1950 descobriu, quase por acidente, que as equações de Einstein davam origem à possibilidade matemática, mesmo que tomada com um grão de sal, de que singularidades causarão uma expansão para fora.

Mas Kruskal, pensando que simplesmente havia encontrado uma anedota dentro da teoria de Einstein, nem mesmo conseguiu publicar nada. Felizmente, John Archibald Wheeler, físico teórico americano, ouviu o que este matemático havia descoberto e, fascinado, publicou, em 1960 e mencionando Martin Kruskal, um artigo em Revisão Física onde as consequências físicas desses segredos matemáticos ocultos na relatividade de Einstein foram levantadas.

A comunidade científica estava testemunhando o nascimento da teoria do buraco branco. E, desde então, temos procurado por eles. Muitos físicos acreditam que sua existência é impossível, pois rompem com princípios muito importantes e consideram que são apenas uma forma de brincar com as equações de Einstein, mas outros vêem nelas não apenas um cenário provável, mas também uma forma de compreender o nascimento de nossa Universo.

Recomendamos a leitura: "O que é um buraco negro?"

O que é um buraco branco?

"Buraco branco" é um conceito hipotético. E é muito importante deixar isso claro de agora em diante. Além de não termos descoberto esses buracos brancos, sua existência é considerada, de acordo com muitos físicos, impossível. Estamos diante de alguns supostos corpos celestes que nascem mais da matemática da relatividade geral do que de previsões astrofísicas mensuráveis. Ainda assim, como veremos, eles são fascinantes.

Um buraco branco, também conhecido como anti-buraco negro, é uma singularidade de espaço-tempo ainda mais estranha do que um buraco negro. Matematicamente falando, os buracos brancos são o oposto dos buracos negros.

E quando dizemos "oposto", queremos dizer que eles são o seu inverso em absolutamente todos os níveis imagináveis. Os buracos brancos seriam buracos negros que, ao contrário dos últimos, retrocedem no tempo e expelem matéria e energia.

Em outras palavras, o tempo dentro de um buraco branco fluiria para trás (ao contrário do que acontece não só nos buracos negros, mas em todo o espaço-tempo do Universo) e eles seriam totalmente incapazes de absorver qualquer coisa. Nada pode cruzar o horizonte de eventos de um buraco branco porque, neste caso, para passar por isso você precisaria ir mais rápido que a luz. Em negros, ir mais rápido que a luz (mais de 300.000 km / s) era o pré-requisito para a fuga.

Tudo sairia de um buraco branco, mas nada poderia entrar. Até a luz, é claro. Portanto, eles são chamados de buracos brancos. Para isso, precisaríamos de uma matéria de massa negativa que em vez de se atrair se repele (sua existência é totalmente hipotética) ou de uma força diferente da gravidade. E não parece haver nenhuma outra força além dos quatro fundamentos que conhecemos: gravidade, eletromagnetismo, força nuclear fraca e força nuclear forte.

Em suma, um buraco branco é um corpo celeste hipotético que surge da possibilidade matemática de que a singularidade no espaço-tempo flui de volta no tempo e em que toda a matéria seria expulsa e nada poderia entrar já que a energia necessária para cruzar seu "anti-horizonte" de eventos seria infinita. É, portanto, em suma, o inverso de um buraco negro.

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Pontes Einstein-Rosen, Pequeno estrondo e mortes nos buracos negros: os segredos sombrios dos buracos brancos

Agora que entendemos (dentro do que é humanamente possível) o que é um buraco negro, é hora de ir mais longe e mergulhar em seus segredos sombrios. É inútil levantar a existência matemática de tais corpos estranhos se não podemos ligá-los a fenômenos astrofísicos que conhecemos ou dar visões sobre suas consequências no Universo.

Por ele, Desde a década de 1960, muitas teorias selvagens sobre buracos brancos vieram à tona. Depois de uma extensa busca, conseguimos resgatar três. Três visões sobre a natureza dos buracos brancos que, prometido, vão estourar sua cabeça. Vejamos essas três teorias sobre os buracos brancos.

1. Buracos de minhoca: a ponte entre um buraco negro e um buraco branco?

Se você prestou atenção (o que eu sei que você prestou), certamente se perguntou: se os buracos brancos não podem absorver nada, De onde vem a matéria e a energia que eles expulsam? Ou seja, embora o grande mistério dos buracos negros seja para onde vai a matéria que engolfam, o desconhecido dos buracos brancos é de onde vem a matéria que eles cuspem.

E aqui vem uma teoria para responder a ambas as perguntas ao mesmo tempo. Existem físicos que acreditam que os buracos brancos seriam o ponto de saída de um buraco negro. Sim. Como você ouve. Segundo a teoria que agora analisaremos, um buraco negro teria sempre, “do outro lado”, um buraco branco.

Ambos os buracos, preto e branco, seriam unidos por passagens de espaço-tempo conhecidas como pontes de Einstein-Rosen., que certamente você conhece melhor pelo nome de "buracos de minhoca". Essas pontes se abririam entre a singularidade de um buraco negro e a de um buraco branco, permitindo que a matéria absorvida pelo preto viajasse para o buraco branco, que cuspiria essa matéria.

Como você pode ver, estamos respondendo às duas perguntas. A matéria engolfada por um buraco negro iria para um buraco branco e a matéria cuspida por um buraco branco viria de um buraco negro. Tão simples e tão incrível e complexo ao mesmo tempo.

E é que tudo se torna fascinante quando levamos em conta que um buraco negro e seu "companheiro" branco poderiam estar em cantos distantes por milhões de anos-luz, em diferentes galáxias, e até, e aí vem a coisa mais incrível, em diferentes Universos. A física quântica, principalmente por meio da Teoria M, abre as portas para que vivamos em um Multiverso e para que nosso Cosmos seja apenas um dos infinitos. E, talvez, ser engolfado por um buraco negro pudesse ser uma viagem a outro Universo, usando o buraco branco como porta de saída. Simplesmente incrível.

Para saber mais: “O que é a Teoria-M? Definição e princípios "

2. Pequeno estrondo: Nosso Universo nasceu de um buraco branco?

Eu proponho uma coisa. Assista a um vídeo do Big Bang e inverta-o. Não é muito parecido com condensar uma estrela para entrar em colapso em um buraco negro? Isso, de acordo com a teoria que veremos agora, é uma pista para falar sobre como É possível que o Big Bang que deu origem ao nosso Universo fosse, na realidade, um buraco branco expelindo matéria e energia suficientes para constituir o nosso Cosmos.

Lee Smolin, um físico teórico americano, abriu a porta para essa possibilidade. E se o Big Bang ao contrário parece um buraco negro absorvendo matéria e energia e um buraco branco é o inverso de um buraco negro, por que não poderiam ser o nascimento de um Universo?

Foi com base nisso que em 2012 a teoria da Pequeno estrondo, que nos diz que a origem do nosso Universo está em um buraco branco que expeliu matéria e energia de outro buraco negro (viríamos de um Universo que foi consumido por um buraco negro e com o qual estávamos conectados por um buraco de minhoca) de um Universo que morreu devorado.

Quer esta teoria seja verdadeira ou não, é incrível pensar que, talvez, a semente do nosso Big Bang e da expansão do nosso Universo foi um buraco branco expelindo a matéria e a energia que um buraco branco de outro Universo transferiu para ele ao devorar um Cosmos inteiro.

Recomendamos que você leia: "O que havia antes do Big Bang?"

3. Mortes de buracos negros: os buracos negros são a última fase da vida dos buracos negros?

Uma terceira e última teoria sobre a existência desses buracos brancos e que, além disso, nos permite explicar por que não os vimos ou detectamos. Vamos nos colocar em contexto. Surpreendentemente, os buracos negros também morrem.

Apesar de engolir a matéria e nada pode escapar deles, parte de sua energia evapora no que é conhecido como radiação Hawking. Portanto, os buracos negros estão destinados a morrer. Agora, você já pode esperar sentado para ver um buraco negro evaporar completamente.

Para um buraco negro ser consumido pela liberação da radiação Hawking, vários trilhões de trilhões de trilhões de trilhões de anos teriam que passar, de acordo com as previsões. É uma época simplesmente impossível de imaginar.

Mas o importante é que essa teoria diz que, quando o buraco negro fosse completamente consumido, ele se tornaria um buraco branco, fazendo com que toda a matéria e energia que havia absorvido em sua singularidade, fossem liberadas.

Aparentemente, a matemática diz que isso é possível, mas é impossível provar empiricamente. Mais do que tudo, porque o Universo tem 13,8 bilhões de anos. E se um buraco negro leva vários trilhões de trilhões de trilhões de trilhões de anos para morrer, então temos um "pouco" para testemunhar a morte de um. Mas só um pouquinho, hein?

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Então, os buracos brancos existem?

Resumindo: mais provável que não. Eles nunca foram observados (embora tenhamos confundido os quasares mais tarde chamados de buracos brancos) e muito provavelmente eles não existem. Na verdade, como já dissemos, muitos físicos afirmam que são apenas as consequências de brincar com a matemática de Einstein, mas sem qualquer aplicação real.

E não apenas por causa do que comentamos, que precisaríamos de matéria de massa negativa ou uma força contra a gravidade (que poderia ser energia escura, mas também não podemos saber se está relacionada a isso), mas porque os buracos brancos rompem a segunda. lei da termodinâmica.

Um buraco branco viola o princípio "sagrado" da entropia. A segunda lei da termodinâmica nos diz que a quantidade de entropia no Universo tende a aumentar com o tempo. Isso, em suma (e sendo reducionista), vem a dizer que o grau de desordem no Universo sempre aumenta. Avançando no tempo, não pode haver mais ordem, deve haver mais desordem. E nesses buracos brancos, rompemos com a entropia, porque iríamos de um estado de desordem para outro de ordem superior.

Embora, é claro, se eles voltassem no tempo, eles não iriam quebrar com o princípio da entropia. Ou sim? Que bagunça. Mas vamos lá, eles não foram descobertos e não se espera que o façamos. Mas teorizar sobre eles é emocionante, você não pode negar isso para mim.

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