LIGO / Caltech / MIT / Sonoma State (Aurore Simonnet)
Conceito artístico de um buraco negro binário
Uma equipa de físicos de uma universidade norte-americana descobriu, recentemente, uma estranha estrutura no espaço-tempo que se assemelha a um buraco negro, mas é, na verdade, um “defeito” no próprio tecido do Universo.
A Teoria Geral da Relatividade, de Albert Einstein, prevê a existência de buracos negros no Universo, formados pelo colapso de estrelas gigantes.
Deste ponto de vista teórico, o centro de um buraco negro atrai toda a matéria e energia que o formou. Ora, isto significa que, neste centro, a gravidade se torna infinita, mas densidades infinitas não são possíveis no Universo.
Isto leva-nos a uma única conclusão: a Teoria Geral da Relatividade não é capaz de descrever o interior de um buraco negro.
Após quase um século de procura por uma solução, a comunidade científica ainda não encontrou uma Teoria tão capaz quanto a de Einstein, embora haja fortes candidatas. É o caso da Teoria das Cordas, que defende que todas as partículas do Universo são, na verdade, laços microscópicos vibratórios de cordas.
Para suportar a grande variedade de partículas e forças que existem no Universo, estas cordas não podem apenas vibrar nas nossas três dimensões espaciais. Em vez disso, têm de existir dimensões espaciais extra que se enrolam sobre si próprias em formas tão pequenas que escapam à observação dos cientistas.
Segundo o Universe Today, esta estrutura exótica no espaço-tempo deu a uma equipa de investigadores as ferramentas necessárias para concluir que alguns objetos que parecem buracos negros ao longe podem ser outra coisa completamente diferente ao perto.
No fundo, os cientistas identificaram, através de simulações de computador, uma nova classe de objetos, a que deram o nome de solitão topológico.
“Ficamos muito surpreendidos”, disse Pierre Heidmann, membro da equipa da Universidade Johns Hopkins, nos Estados Unidos. “O objeto parece idêntico a um buraco negro, mas com a pequena peculiaridade de haver luz a sair do seu centro escuro.”
Heidmann, Phys. Rev. D., 2023
Simulação de duas estrelas topológicas (esquerda e centro) e de um solitão topológico (direita)
De acordo com a investigação, os solitões topológicos são “defeitos” estáveis no próprio espaço-tempo que não necessitam de matéria ou de outras forças para existir.
Os investigadores estudaram estes solitões através da análise do comportamento da luz. Como são objetos de um espaço-tempo extremo, dobram o espaço e o tempo à sua volta, afetando assim o percurso da luz.
O portal descreve que, para um observador distante, estes solitões apareceriam exatamente como prevemos que os buracos negros apareçam. Teriam sombras, anéis de luz e as imagens derivadas do Telescópio Event Horizon e as assinaturas de ondas gravitacionais detetadas comportar-se-iam todas da mesma forma.
Só quando nos aproximamos é que nos apercebemos que não estamos a olhar para um buraco negro. Uma das principais características deste objeto cósmico é o seu horizonte de eventos, uma superfície imaginária que, se a atravessássemos, não nos seria possível escapar. Mas os solitões topológicos não apresentam horizontes de eventos.
“A luz é fortemente curvada, mas em vez de ser absorvida, como seria no caso de se tratar de um buraco negro, espalha-se em movimentos esquisitos até que volta de maneira caótica”, detalhou Heidmann. “Não vemos uma mancha escura. Em vez disso, vemos uma espécie de borrão, o que significa que a luz orbita em torno deste estranho objeto.”
Os solitões topológicos são meramente hipotéticos, baseados na compreensão da teoria das cordas, que ainda não provou ser uma atualização viável da própria Física. No entanto, estes objetos exóticos servem como importantes estudos de teste.
Se os investigadores conseguirem descobrir uma diferença observacional importante entre os solitões topológicos e os buracos negros tradicionais, poderão abrir caminho para encontrar uma forma de testar a própria Teoria das Cordas.
O artigo científico foi aceite para publicação na Physical Review D, mas ainda carece de revisão por pares.
