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Matemática além de Einstein descarta buracos negros e Big Bang

Matemática além de Einstein descarta buracos negros e Big Bang
De acordo com a Relatividade Geral, o buraco negro engole tudo, incluindo a luz (em cima). A gravidade quântica em loop supera essa tremenda atração e libera tudo o que é mostrado na metade superior da imagem, solucionando assim o problema fundamental da singularidade do buraco negro.[Imagem: A. Corichi/J. P. Ruiz]

Singularidade dos buracos negros

Quando estrelas grandes colapsam, no fim de suas vidas, elas podem criar buracos negros, que estariam assim por toda parte no Universo.

Esta é a teoria mais difundida, que você lê nos livros-texto e vê nos filmes e programas de divulgação científica na TV.

Acontece é que esta é uma teoria que um número cada vez maior de físicos afirma que não deve ser levada tão a sério.

Vários físicos teóricos têm questionado se as singularidades dos buracos negros realmente existem. Para isso eles têm usado equações matemáticas complexas, mas têm tido pouco sucesso até agora em convencer a maioria dos seus colegas.

Um trio da Universidade da Louisiana, nos EUA, apresentou agora novas equações matemáticas que vão além da Teoria da Relatividade Geral de Einstein, superando sua principal limitação - a singularidade central dos buracos negros.

Além da singularidade

Uma teoria chamada Teoria da Gravidade Quântica em Circuito Fechado, ou modelo LQG, do inglês Loop Quantum Gravity, foi desenvolvida na década de 1990 combinando as leis da física microscópica, ou mecânica quântica, com a gravidade, na tentativa de explicar a dinâmica do espaço e do tempo.

As novas equações publicadas agora descrevem os buracos negros dentro do arcabouço da gravidade quântica em loop e mostra que a singularidade dos buracos negros simplesmente não existe. Para isso, o trio se fundamenta na menor unidade possível de espaço.

"Na teoria de Einstein, o espaço-tempo é um tecido que pode ser dividido tão pequeno quanto queiramos. Essa é essencialmente a causa da singularidade, onde o campo gravitacional se torna infinito. Na gravidade quântica em loop, o tecido do espaço-tempo tem uma estrutura parecida com azulejos, que não pode ser dividida além do menor azulejo. Meus colegas e eu mostramos que este é o caso dentro dos buracos negros e, portanto, não há singularidade," disse o professor Parampreet Singh.

Em vez da singularidade, a gravidade quântica em loop prevê um funil para outra ramificação do espaço-tempo - outra dimensão, ou outro universo, como queira - por onde escoa tudo o que a gigantesca gravidade do buraco negro suga.

O problema é testar as teorias. Assim como ninguém conseguiu detectar diretamente um buraco negro até agora, é difícil trabalhar com as dimensões envolvidas nos cálculos.

Matemática além de Einstein descarta buracos negros e Big Bang
Um telescópio virtual do tamanho da Terra pretende "fotografar" pela primeira vez um buraco negro e tentar acabar com as discussões matemáticas. [Imagem: ESO]

"Essas unidades de geometria parecidas com ladrilhos - chamadas 'excitações quânticas' -, que resolvem o problema da singularidade, são ordens de magnitude menores do que podemos detectar com a tecnologia de hoje, mas temos equações matemáticas precisas que predizem seu comportamento," disse Abhay Ashtekar, que é um dos fundadores da teoria da gravidade quântica em circuito fechado.

Testar as teorias

A teoria de Einstein falha não apenas no centro dos buracos negros, mas também para explicar como o Universo foi criado a partir da singularidade do Big Bang.

A equipe já havia lidado com esse problema, substituindo o Big Bang por um Big Bounce (Grande Salto).

"Nós temos desenvolvido técnicas computacionais de última geração para extrair as consequências físicas dessas equações físicas usando supercomputadores, ficando cada vez mais perto de testar de forma confiável a gravidade quântica," disse Singh.

Bibliografia:

Quantum Transfiguration of Kruskal Black Holes
Abhay Ashtekar, Javier Olmedo, Parampreet Singh
Physical Review Letters
Vol.: 121, 241301
DOI: 10.1103/PhysRevLett.121.241301




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