Relatórios da morte da singularidade podem ter sido prematuros.
No início deste ano, uma nova pesquisa sugeriu uma solução potencial para um dos aspectos mais preocupantes da física moderna – que as “singularidades” parecem existir no coração dos buracos negros.
A idéia da singularidade existe desde buracos negros emergiu pela primeira vez das soluções para a magnum opus da gravidade de Albert Einstein, teoria da gravidade, Relatividade geral, que foi publicado em 1916. Representa o ponto em que a massa se torna infinitamente densa-tão concentrada que a curvatura do espaço-tempo (a unificação quadridimensional do espaço e do tempo) que cria também se torna infinita.
Isso foi e permanece um pouco preocupante, porque representa um colapso das leis da física. Graças à sua singularidade central, os buracos negros não obedecem às leis da física – mesmo a relatividade geral, a teoria que as descreveu pela primeira vez. Esse é um paradoxo que simplesmente não fará por muitos físicos, que estão trabalhando duro para eliminá -lo, quebrando o Singularidade central.
Um deles é Robie Hennigar, pesquisador da Universidade de Durham, na Inglaterra.
“A singularidade é a parte mais misteriosa e problemática de um buraco negro. É onde nossos conceitos de espaço e tempo literalmente não fazem mais sentido”, disse Hennigar à House.com em março. “Se os buracos negros não têm singularidades, eles são muito mais comuns”.
Buracos negros não ficam parados para soluções de singularidade
Em um estudo publicado em fevereiro, Hennigar e seus colegas usaram uma teoria eficaz que modificou o EIMSTEIN CAMPO EQUIÇÕES da relatividade geral, de modo que a gravidade se comporta de maneira diferente quando o espaço-tempo é altamente curvado. Isso substitui a singularidade central por uma região estática altamente distorcida localizada no centro do buraco negro.
Infelizmente, essa receita de gravidade simplesmente não está no gosto de muitos cientistas, incluindo o físico polonês Nikodem Powlawski da Universidade de New Haven, que disse ao House.com que ele tem três questões principais com a teoria da equipe.
“Em primeiro lugar, a equipe assume a existência de cinco dimensões, enquanto os experimentos e observações indicam que vivemos em um espaço-tempo quadridimensional“Popowski disse. Embora muitas outras teorias que possam explicar singularidades também dependem de dimensões extras (teoria das cordas precisa de pelo menos 11!), Nenhuma evidência dessas dimensões extras ainda se apresentou.
“Em segundo lugar, no modelo da equipe, o inside de um buraco negro é estático”, continuou Poplawski, explicando que as equações de campo gravitacional prevêem que o espaço-tempo dentro do limite externo de um buraco negro, o Horizonte de eventosnão pode ser estático.
“Em terceiro lugar, seu modelo adiciona advert hoc um número infinito de termos às equações de campo, com o objetivo de eliminar uma singularidade”, acrescentou PoPlawski. “Isso não tem uma motivação física sólida, e é apenas uma exploração matemática de uma teoria da gravidade com dimensões extras”.
A teoria da singularidade difere de muitas outras tentativas de resolver essa questão, que seguem o caminho de unir a relatividade geral à física quântica, nossa melhor teoria do universo em níveis subatômicos, tentando produzir uma teoria unificadora da “gravidade quântica”. Isso não significa que essas teorias estão mais próximas de responder ao quebra -cabeça da singularidade, no entanto.
Uma das teorias de unificação mais favorecidas é a teoria das cordas, mencionada acima, que substitui partículas de ponto por cordas vibratórias.
“O problema da teoria das cordas é que ela requer dimensões extras, para as quais não há evidências experimentais”, disse Poplawski. “Além disso, existem muitas formas de teoria das cordas, por isso seria impossível falsificá -la. Outro problema é que muitas formas de teoria das cordas exigem a existência de partículas supersimétricaspara o qual não há evidências experimentais. Consequentemente, a teoria das cordas não é uma teoria física “.
O PoPlawski acrescentou que as tentativas de eliminar as singularidades do buraco negro dentro de uma estrutura de física clássica também falharam ou falharão porque são totalmente matemáticas e carecem do que ele descreve como “profunda motivação física”. Obviamente, isso não significa que não há valor em explorar idéias, como fez a equipe de singularidade.
“Pode haver algum valor matemático para explorar idéias como essa”, disse Poplawski. “Às vezes, os físicos inventam novas técnicas matemáticas ou encontram soluções para equações que possam ser usadas em outros ramos da física”.
Então, Poplawski pensa que a humanidade poderia descobrir o que está dentro de um buraco negro e fechar o livro sobre singularidades que quebram a física para sempre? Sim, mas com uma advertência.
“Eu acredito que a humanidade descobrirá o que está no coração de um buraco negro somente se todo buraco negro criar um novo universo e nosso Universo foi criado em um buraco negro“Poplawski disse, referindo -se a uma hipótese em que trabalha desde 2010.
“Se nosso universo foi criado em um buraco negro, sua expansão precoce poderia ser testada com o fundo cósmico de microondas radiação, e possivelmente no futuro, com Neutrinos ou ondas gravitacionaisque poderia investigar os tempos anteriores do universo: “Popowski continuou.” Caso contrário, não poderíamos entender empiricamente o que acontece dentro de um buraco negro “.
Chegar ao fundo desse mistério pode ser incrivelmente difícil, mas isso não significa que não devemos tentar. Poplawski citou o exemplo de outro aspecto da física que emergiu da teoria da relatividade geral e levou grande perseverança para resolver: pequenas ondulações no espaço-tempo chamadas “ondas gravitacionais”.
“Demorou 100 anos para detectar ondas gravitacionais na Terra depois que Einstein as previu de suas equações de relatividade geral”, disse Poplawski. “Portanto, pode levar décadas para descobrirmos o que acontece em buracos negros”.
