Teoria unificada no estudo de singularidades do espaço-tempo é possível?

Por Jéssica Maes, em 24.05.2018

As singularidades são os objetos mais extremos do universo. Elas se formam quando estrelas ficam sem “combustível” e entram em colapso sob seus próprios campos gravitacionais. Quando as singularidades são cercadas por uma superfície de onde nada, nem mesmo a luz, pode escapar, conhecida como horizonte de eventos, este objeto é o que conhecemos como buraco negro.

As singularidades são também um mistério. Isso porque, para explorar a verdadeira natureza das singularidades, precisaríamos de uma teoria que unificasse a relatividade geral e a mecânica quântica. Por enquanto, essa é uma tarefa que ninguém conseguiu realizar.

Porém, em um texto publicado no site da revista Scientific American, o físico Avi Loed, professor da Universidade de Harvard, diz acreditar que seja possível avançarmos até o ponto de chegarmos a uma teoria que nos faça “ver” as singularidades.

“Mesmo no contexto de propostas específicas para um modelo unificado, como a teoria das cordas, a natureza das singularidades dos buracos negros raramente é discutida por causa de sua complexidade matemática. Mas talvez esteja na hora de abrir essa discussão, já que o Prêmio Nobel de 2017 foi concedido à equipe do LIGO por descobrir ondas gravitacionais de colisões de buracos negros. Um sinal quântico observável das singularidades incorporadas poderia nos guiar na busca por uma teoria unificada”, defende ele em seu texto.

Reservatório de matéria

Ele explica que essa ideia surgiu em sua mente após um evento cotidiano em sua casa. “Esse pensamento me ocorreu durante duas conferências consecutivas que realizamos na Universidade de Harvard de 7 a 11 de maio, uma sobre astrofísica de ondas gravitacionais e a segunda sobre a conferência anual da Iniciativa do Buraco Negro de Harvard. Alguns dias antes, o porão de minha casa estava inundado, já que o cano de esgoto estava entupido de raízes de árvores, e as cinco horas que passei com um encanador para consertar esse problema me levaram a perceber que a água que escorre pelo ralo é coletada em algum lugar”.

“Normalmente, o cano de esgoto leva a água para um reservatório da cidade e não pensamos onde ela vai, porque não vemos a água quando ela sai de nossa propriedade. Mas como o cano de esgoto da minha casa estava entupido, a água inundou meu porão e então comecei a pensar sobre o problema análogo de onde a matéria que faz um buraco negro é coletada. O reservatório nesse caso é a singularidade”.

“É verdade que a singularidade de um buraco negro estacionário está escondida atrás de um horizonte de eventos para qualquer observador externo. Essa “censura cósmica” é uma boa razão para ignorar as consequências observacionais das singularidades ao sondar o espaço-tempo calmo em torno de buracos negros isolados, por exemplo – enquanto imaginamos a silhueta de Sagitário A * no centro da Via Láctea com o Telescópio Event Horizon”.

Porém, Loed diz que essa barreira não significa que os pesquisadores não possam estudar estes objetos. “Isso não implica que os observadores, de maneira mais geral, nunca possam estudar empiricamente a natureza das singularidades. Quando as crianças recebem um presente de aniversário embrulhado em uma caixa, elas tentam aprender sobre sua natureza sem vê-lo diretamente sacudindo a caixa e ouvindo suas vibrações. Da mesma forma, podemos ouvir as vibrações de um horizonte de buraco negro que é fortemente abalado através de sua colisão com outro buraco negro, na esperança de aprender mais sobre a natureza das singularidades escondidas no interior. As futuras gerações de detectores LIGO podem servir como “ouvidos de criança” na extração de novas informações dessas vibrações”, compara. [Scientific American]