"Ecos" gravitacionais poderiam revelar buracos de minhoca colidindo

Uma assinatura única em observações de ondas gravitacionais poderia mostrar que túneis hipotéticos através do espaço-tempo realmente existem

Uma visão conceitual de um buraco de minhoca. Os buracos negros poderiam estar colidindo em buracos de minhoca? Uma nova teoria diz que talvez sim.

Quando dois buracos de minhoca colidem, podem produzir ondulações no espaço-tempo que ricocheteiam por si mesmas. Instrumentos futuros poderiam detectar esses "ecos" gravitacionais, fornecendo evidências de que esses túneis hipotéticos através do espaço-tempo realmente existem, sugere um novo estudo.

O Observatório de Ondas Gravitacionais com Interferômetro a Laser (LIGO) já detectou ondulações no espaço-tempo, chamadas ondas gravitacionais, provenientes da fusão de buracos negros - descobertas que levaram ao Prêmio Nobel em 2017 .

Mas enquanto a detecção do LIGO foi apenas uma das muitas observações que sustentam a existência de buracos negros, esses objetos exóticos ainda apresentam problemas teóricos. Por exemplo, eles parecem ser inconsistentes com as leis da mecânica quântica. Uma maneira de resolver esses problemas é se os buracos negros fossem realmente buracos de minhoca.

PONTO SEM RETORNO

Uma das principais características dos buracos negros é o horizonte de eventos, uma região do espaço-tempo além da qual nada pode escapar, nem mesmo a luz. Se você jogar alguma coisa em um buraco negro, ele será perdido para sempre - até certo ponto. Stephen Hawking descobriu que, graças a um fenômeno conhecido como tunelamento quântico, os buracos negros poderiam na verdade produzir um pouquinho de radiação, que viria a ser conhecida como radiação Hawking. Durante muito tempo, os buracos negros poderiam até mesmo desaparecer devido a essa radiação.

"Mas o que sai é aleatório", disse Amber Stuver, astrofísico da Universidade de Villanova, na Pensilvânia, que não participou da nova pesquisa. A radiação não contém nenhuma pista sobre o que entrou no buraco negro. 

"Na mecânica quântica, se você sabe tudo sobre um sistema particular, então você deve ser capaz de descrever seu passado e seu futuro", disse ela. Mas, como qualquer informação que entra em um buraco negro se foi para sempre, um horizonte de eventos não combina com a mecânica quântica.

Para resolver esse paradoxo da informação sobre os buracos negros , alguns físicos sugeriram que os horizontes de eventos não existem. Em vez de abismos dos quais nada pode retornar, os buracos negros podem ser objetos especulativos de buracos negros que não têm horizontes de eventos, como estrelas de bósons, gravastars, fuzzballs e buracos de minhoca, teorizados por Albert Einstein e pelo físico Nathan. Rosen décadas atrás.

BURACOS NEGROS PARECIDOS

Em um estudo de 2016 na revista Physical Review Letters, os físicos levantaram a hipótese de que, se dois buracos de minhoca colidissem, produziriam ondas gravitacionais muito semelhantes às geradas pela fusão de buracos negros. A única diferença no sinal seria na última fase da fusão, chamada de ringdown, quando o buraco negro ou wormhole recém-combinado relaxa em seu estado final.

Como buracos de minhoca não têm horizontes de eventos, as ondas gravitacionais que atingem esses objetos podem se recuperar, produzindo um eco durante o ringdown.

"O interior do objeto é uma espécie de cavidade onde as ondas gravitacionais são refletidas", disseram os pesquisadores do novo estudo à Live Science por e-mail. "A produção de ecos gravitacionais não é muito diferente de ecos sonoros comuns em um vale."

No artigo , publicado em janeiro na revista Physical Review D, a equipe de físicos da Bélgica e da Espanha analisou os buracos de minhoca que giram, que são mais realistas do que a variedade não-giratória estudada no trabalho de 2016. Eles calcularam como seria o sinal de ondas gravitacionais resultante se os wormholes se fundissem.

Como a força do sinal cai durante o ringdown, essa seção do sinal seria muito fraca para a configuração atual do LIGO detectar. Mas isso pode mudar no futuro, enquanto os pesquisadores continuam atualizando e ajustando o instrumento, disseram os pesquisadores.

"No momento em que estamos operando com total sensibilidade ao design, acredito que seja possível resolver a fase de toque em que esses ecos estão previstos", disse Stuver, que também é membro da equipe do LIGO.

Ainda assim, buracos de minhoca são menos fatos científicos do que ficção científica, frequentemente usados ​​em filmes e livros como rodovias intergalácticas. Para os buracos de minhoca serem atravessáveis, no entanto, você provavelmente precisaria de alguma matéria exótica desconhecida para mantê-los abertos. Em dezembro passado, os físicos surgiram com buracos de minhoca que não precisam de matéria exótica, mas, como todos os buracos de minhoca, são altamente especulativos. "Por outro lado, as repercussões de uma detecção de ecos seriam de importância dramática na física", escreveram os pesquisadores em um e-mail para a Live Science. "Então, dado que um teste experimental real estará disponível em breve, vale a pena explorá-los."

"Agora é hora de levar a sério a possibilidade de que existam outros objetos que podem ser tão maciços e compactos quanto os buracos negros", disse Vitor Cardoso, físico da Universidade de Lisboa, em Portugal, que participou do estudo anterior sobre não-perfuração. buracos de minhoca. "Esta é uma das coisas mais interessantes que podemos fazer com ondas gravitacionais".

Via: Livescience