Se você acredita nas criações de ficção científica, os buracos negros servem como portais para outros mundos, tanto para partes distantes deste universo quanto para outros universos como um todo.
Segundo a relatividade geral, o espaço pode ser dobrado de forma que dois pontos antes distantes agora podem ser ligado através de um buraco de minhoca, unindo dois buracos negros.
Embora seja uma má ideia cair em um buraco negro devido a seus efeitos de espaguetificação, verifica-se que as pessoas que entram num buraco negro teriam pelo menos uma pequena chance de escapar, ou de voltar para seu próprio mundo ou para algum lugar exótico. Isto é porque os buracos negros realmente curvam o espaço em si, e assim poderiam trazer pontos que estão normalmente distantes uns dos outros, para bem próximo.
Uma analogia frequentemente utilizada é a dobragem de uma folha de papel: Se você desenhar uma linha no papel, ela seguirá a forma do papel e o comprimento da linha mantém-se inalterada. Mas se você dobrar o papel, os pontos finais da linha estarão muito próximos uns dos outros. Compreender isto requer o mergulho na teoria da Relatividade Geral de Einstein, aplicada à gravidade.
Escapando aderência do buraco negro
É importante compreender que um buraco negro não é espaço vazio, mas sim um lugar onde uma enorme quantidade de matéria é empurrado para uma pequena área tensionada, chamada de singularidade. Na verdade, a singularidade é infinitamente pequena e densa.
A medida que você se aproxima do buraco negro, a velocidade de escape – a velocidade necessária para escapar da gravidade do buraco negro – sobe. A um certo ponto, a velocidade de escape é maior do que a velocidade da luz, ou 186,282 milhas/segundo (299,792 quilômetros/segundo). Para efeito de comparação, a velocidade de escape da Terra é de cerca de 25.000 mph (40.270 km/h) na superfície.
Como nada pode viajar mais rápido do que a luz , isso significa que nada pode escapar de um buraco negro. Mas há uma brecha: Um buraco negro não suga tudo ao seu redor, como um aspirador de pó ou um dreno de banheira. Seu poder se estende apenas até o horizonte de eventos do buraco negro, cujo raio é a distância do centro de um buraco negro além do qual nada pode sair. Este raio se torna maior à medida que mais matéria cai na fera densa. Talvez seja melhor pensar em um orifício de uma bola cuja superfície permite a matéria passar para dentro, mas nunca o contrário.
O que está dentro de que a superfície é um dos maiores mistérios da astrofísica. Lembre-se que a maioria dos cientistas acha que um buraco negro é uma singularidade. Toda a matéria de que originalmente fornecia massa para o buraco negro (uma estrela, por exemplo) fica esmagada em um ponto que tem densidade infinita. Se você cair em um buraco negro, a habitual descrição de um evento diz que você primeiro iria ficar esticado em espaguete por conta das forças de marés, e, então, será esmagado. Sua matéria em seguida é adicionada o raio do horizonte de eventos do buraco negro.
Veja mais: [O que aconteceria se você caísse em um buraco negro?]
Eventualmente, você estaria emitindo Radiação Hawking. Cálculos do físico Stephen Hawking mostraram que buracos negros emitem fótons. Ao fazer isso, os buracos negros perdem massa, porque de acordo com famosa equação de Einstein, E=mc², energia e massa são equivalentes. Os buracos negros, eventualmente evaporam, mas você teria que esperar em torno de um longo tempo para que isso aconteça.
Um buraco negro com a massa do Sol – para os padrões cósmicos isso é relativamente pequeno – leva na ordem de 10^87 anos para evaporar e se transformar em uma explosão de raios gama. O universo tem de cerca de 14 bilhões de anos, ou 1,4 x 10^9 anos. Há algum debate na comunidade científica sobre quanto tempo leva para um buraco negro evaporar, porque a radiação Hawking não preserva nenhuma informação sobre o material que caiu no buraco negro – embora alguns cientistas discordem e afirmem que ela preserva, como você pode ver aqui – em primeiro lugar; mas o fato é que ser transformado em radiação não é muito legal.
A medida que um buraco negro suga material de objetos próximos (como esta ilustração mostrando o monstro puxando o gás de uma estrela companheira), seu horizonte de evento fica maior.
Crédito: NASA E/PO, Universidade de estado de Sonoma, Aurore Simon
E sobre buracos de minhoca?
Pode haver uma melhor maneira de sair de um buraco negro, no entanto: A gravidade curva o espaço. (Pense em um lutador de sumô rolando em uma esteira, recuando o tapete com o seu peso). Qualquer objeto cria um “poço gravitacional” local. Isso é bem mais profunda e fica para o centro do objeto. Um planeta, por exemplo, tem uma gravidade bem maior, mas a medida que você vai em direção ao centro de uma esfera planetária, o poço se achata. Usando a analogia da esteira, qualquer objeto normal teria um poço em forma de uma depressão com uma profundidade finita.
Os buracos negros não se comportam como objetos normais… e isso é uma sorte para o indivíduo preso lá dentro. A curvatura do espaço continua subindo até chegar à singularidade no centro do buraco negro, onde a curvatura é infinita. Em vez de uma depressão, só existirá um buraco cujos lados serão mais acentuados, a medida que você vai em direção ao centro, até que eles sejam basicamente verticais e o espaço é moldado como uma covinha infinitamente esticada.
E é por isso que é um mistério. Os cientistas usam a teoria da relatividade de Einstein para descrever a curvatura do espaço, mas as equações de Einstein começam a quebrar nas singularidades dos buracos negros. Estas singularidades são também muito pequenas, e, nesse ponto, deve-se ver os efeitos da mecânica quântica. No entanto, ninguém tem trabalhado de uma maneira de tornar o trabalho da teoria da mecânica quântica com a gravidade, para descobrir o que uma singularidade pode parecer.
[Em busca de Teoria de Tudo – O que é Gravitação Quântica?]
Isso fica ainda mais estranho quando você percebe que os buracos negros não são estáticos. Realisticamente, qualquer objeto no espaço tende a girar. Isso significa que a singularidade poderia, se ele girar suficientemente rápido, torna-se um anel, em vez de um ponto. A singularidade do anel poderia fornecer uma porta de entrada para outros universos (como no romance sci-fi de 1994 “Anel”, de Stephen Baxter). Então, um buraco negro poderia ser um buraco de minhoca, um portal através do espaço e do tempo.
Buracos de minhoca ajudam a desvendar paradoxos em buracos negros
A ideia é tão intrigante porque quando você tem uma ponto de singularidade, não importa como você viaja, a singularidade estará sempre no seu futuro se você estiver dentro do horizonte de eventos. Mas uma singularidade em anel pode se comportar de forma diferente; a parte que você será esmagado nem sempre tem que estar no seu futuro, devido as estranhezas, uma singularidade em anel iria dobrar e torcer o espaço e o tempo.
No entanto, o conceito de uma singularidade anel como um portal está longe de ser uma coisa certa. Em primeiro lugar, ninguém sabe como uma singularidade anel viria a existir. O outro problema é que sempre que as pessoas têm tentado resolver a matemática de um buraco de minhoca feito de um buraco negro, eles se deparam com problemas de manter a porta de entrada estável. “Em qualquer construção realista, eles ainda são considerados descontroladamente instáveis para qualquer coisa que nós consideramos matéria normal”, disse Robert McNees, um professor associado de física na Loyola University Chicago. Os trabalhos anteriores por outros teóricos parecem mostrar que a única maneira potencial para fazer buracos de minhoca é estar com o que é chamado “matéria exótica“, matéria com massa negativa.
Mas não há nenhuma ideia clara o que isso significaria.
O que traz o problema fundamental: Enquanto a maioria dos cientistas dizem que os buracos negros podem ser buracos de minhoca “, sem uma teoria da gravidade quântica, tais questões são difíceis de responder conclusivamente”, disse McNees.
A outra questão é que ninguém tem observado o material que sai do nada, como seria de esperar se os buracos negros podem ser portais para outros universos. Afinal de contas, alguma coisa iria passar, mesmo que por acidente. Um conjunto de hipóteses propõe ainda que os buracos negros dão origem a outros universos, causando outros “Big Bangs” – e o nosso próprio universo era um – mas essa ideia ainda é controversa.
E por último, há uma implicação de buracos negros como portais para viagem no tempo. Por causa da relatividade, não há tal coisa como “agora” que se aplica em todo o universo. Viagem “instantânea” do ponto A para o ponto B em qualquer lugar do universo também envolveria a viagem no tempo, e você pode acabar chegando em algum lugar antes de sair. O físico Stephen Hawking observou que, uma vez que ninguém vê turistas viajantes do tempo hoje (pelo menos que tem sido relatado) parece improvável que a viagem no tempo é mesmo possível em nosso universo; que apontam para buracos negros serem menos úteis como geradores buraco de minhoca.
Assim, embora seja possível buracos negros poderem ser portais, é provavelmente uma boa aposta (ou não) que eles não sejam.
[Livescience]