Mais uma contribuição para esse blog de Heraldo Henrique Felix de Moraes, sobre hipóteses em Cosmologia relacionadas ao comportamento de buracos negros e os hipotéticos buracos brancos e conceitos relacionados, como as pontes de Einstein-Rosen.
Uma visão sobre buracos negros que foi proposta pela primeira vez no final dos anos 80 pode ser interpretada como um esclarecimento sobre a natureza dos buracos brancos clássicos. Alguns pesquisadores propuseram que, quando um buraco negro se forma, um “Big Bang” poderia ocorrer no seu núcleo (singularidade), o que criaria um novo universo que se expandiria para fora do universo original.
Se uma supernova ocorrer em outro universo resultando em um buraco negro, um buraco branco pode ter sido o nascimento do nosso universo, com a matéria caindo para fora desse universo e criando o nosso através de um buraco branco.
Nikodem Poplawski, um físico teórico da Universidade de New Haven, escreveu para InsideScience.org: “O que começou o Big Bang? O que fez com que a inflação cósmica terminasse? Qual é a fonte da misteriosa energia escura que, aparentemente, está fazendo com que o universo acelerar sua expansão?”
O físico polonês descreve buracos negros como um “forno” do Universo. Quando essa semente está na parte inferior, e com a torção buraco negro quase à velocidade da luz, a pequena semente torna-se torcida e comprimida, até que de repente explode, dando origem a tudo o que sabemos hoje. [Nota Torção]
Ele acrescenta: “Por isso a torção fornece uma base teórica para um cenário em que o interior de cada buraco negro ocorreria um novo universo.”
A teoria da gravidade de Einstein-Cartan-Sciama-Kibble estende a relatividade geral removendo uma restrição da simetria da conexão afim e considerando sua parte anti-simétrica, o tensor de torção, como uma variável dinâmica. A torção é responsável naturalmente pelo momento angular intrínseco (spin) da Mecânica Quântica.
De acordo com a Relatividade Geral, o colapso gravitacional de uma massa suficientemente compacta forma um buraco negro singular. Porém, na teoria de Einstein-Cartan, o acoplamento mínimo entre a torção e os espinores de Dirac geraria uma interação spin-spin repulsiva que é significativa na matéria fermiônica em densidades extremamente altas. Tal interação impede a formação de uma singularidade gravitacional. Em vez disso, a matéria que está em colapso do outro lado do horizonte de eventos atinge uma densidade enorme, mas finita, e se recupera, formando uma ponte Einstein-Rosen regular. [Nota Ponte Einstein-Rosen]
Why is the singularity of a white hole always in the past? Does this mean that a black hole singularity is in the future? (Por que a singularidade de um buraco branco está sempre no passado? Isso significa que a singularidade de um buraco negro está no futuro?) - www.quora.com
A torção do espaço-tempo gera repulsão gravitacional no Universo primitivo repleto de quarks e léptons, impedindo a singularidade cosmológica: o Universo se expande de um estado de raio mínimo, mas finito. O outro lado da ponte se torna um novo universo em crescimento. Para os observadores desse universo bebê, o universo pai aparecia como um único buraco branco. O Big Bang seria então um Big Bounce (Grande Rebote ou Grande Salto em português) não singular no qual o universo observável tinha um fator de escala mínimo finito. Sendo assim, a gravidade na Teoria ECKS (Einstein-Cartan-Kibble-Sciama) nos forneceria uma alternativa atraente para os mecanismos especulativos da inflação cósmica padrão. Este cenário também sugere que a contração de nosso Universo precedendo o salto no raio mínimo pode corresponder à dinâmica da matéria dentro de um buraco negro em colapso existente em outro universo, o que poderia explicar a origem do Big Bang.
Um artigo de 2012 argumenta que o próprio Big Bang é um buraco branco. O mesmo artigo propõe que o surgimento de um buraco branco, que foi denominado 'Small Bang', é espontâneo, ou seja, toda a matéria seria ejetada com um único pulso. Assim, ao contrário dos buracos negros, os buracos brancos não podem ser continuamente observados; em vez disso, seus efeitos podem ser detectados apenas em torno do próprio evento. O artigo até propôs a identificação de um novo grupo de explosões de raios gama com buracos brancos. Os buracos brancos parecem ser a melhor explicação para as explosões de raios gama que aparecem nos vazios recantos do Universo.
Em 2014, a ideia do Big Bang sendo produzido por uma explosão supermassiva de um buraco branco foi explorada na estrutura de um vácuo de cinco dimensões por José Edgar Madriz Aguilar, Claudia Moreno e Mauricio Bellini. Nessas circunstâncias particulares, a métrica 4D efetiva obtida pelo uso de uma foliação constante na coordenada extra é comportada como um buraco branco falso (FWH, false white-hole), que evapora para todos os modos instáveis que têm comprimentos de onda maiores que o tamanho do FWH. Fora do buraco branco, o campo gravitacional repulsivo pode ser considerado fraco, de forma que a dinâmica para as flutuações do campo do ínflaton e as perturbações escalares da métrica podem ser linearizadas.
O espaço-tempo efetivo 4D descreve um universo que se expande em escalas cosmológicas, mas colapsa em escalas astrofísicas porque tem um buraco negro em seu centro com massa M = ψ0/(3√3G). Nessas circunstâncias, o universo se comporta como um buraco branco que se evapora em escalas maiores do que o seu raio. O comportamento do universo nessas escalas grandes é semelhante ao de um buraco branco, de modo que ele é chamado de falso buraco branco (FWH).
Notas
Ponte de Einstein-Rosen
Um buraco de minhoca (ou ponte de Einstein-Rosen ou buraco de minhoca de Einstein-Rosen) é uma estrutura especulativa que liga pontos díspares no espaço-tempo e é baseada em uma solução especial das equações de campo de Einstein.
Um buraco de minhoca pode ser visualizado como um túnel com duas extremidades em pontos separados no espaço-tempo (ou seja, diferentes locais, ou diferentes pontos no tempo, ou ambos). - en.wikipedia.org - Wormhole
Torção
“Para entender a torção, imagine o espaço-tempo não como uma tela bidimensional, mas como uma haste flexível e unidimensional. Dobrar a barra corresponde a curvar o espaço-tempo e torcer a barra corresponde à torção do espaço-tempo. Se uma haste for fina, você pode dobrá-la, mas é difícil ver se ela está torcida ou não.
A torção no espaço-tempo só seria significativa, quanto mais perceptível, no início do universo ou em buracos negros. Nesses ambientes extremos, a torção do espaço-tempo se manifestaria como uma força repulsiva que se opõe à força gravitacional atrativa proveniente da curvatura do espaço-tempo. Como na versão padrão da relatividade geral, estrelas muito massivas acabam colapsando em buracos negros: regiões do espaço das quais nada, nem mesmo a luz, pode escapar.” - www.insidescience.org
“Na teoria de Einstein-Cartan, a torção é agora uma variável no princípio da ação estacionária que é acoplada a uma formulação de espaço-tempo curva de spin (o tensor de spin). Essas equações extras expressam a torção linearmente em termos do tensor de spin associado à fonte de matéria, o que implica que a torção geralmente seja diferente de zero dentro da matéria.” - en.wikipedia.org - Einstein–Cartan theory
Fontes
Alon Retter, Shlomo Heller. The Revival of White Holes as Small Bangs - arxiv.org
Nikodem J. Poplawski. Cosmology with torsion: An alternative to cosmic inflation. Phys.Lett.B694:181-185,2010. arxiv.org
José Edgar Madriz Aguilar, Claudia Moreno, Mauricio Bellini. The primordial explosion of a false white hole from a 5D vacuum. Physics Letters B, Volume 728, 2014, Pages 244-249, ISSN 0370-2693 - DOI: 10.1016/j.physletb.2013.12.005 - www.sciencedirect.com - www.researchgate.net
KER THAN. Every Black Hole Contains Another Universe? NATIONAL GEOGRAPHIC NEWS. APRIL 12, 2010. - www.nationalgeographic.com
SEAN MARTIN. Forget black holes, WHITE HOLES are weirder and 'SPEWING matter from another universe'. Apr 20, 2017. - www.express.co.uk
Every Black Hole Contains a New Universe. May 17, 2012. - www.insidescience.org
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