“Estrelas dentro de estrelas” semelhantes a bolhas podem explicar a estranheza de um buraco negro

Os buracos negros já foram monstros virtuais nascidos no ninho emaranhado da teoria da relatividade geral de Einstein e agora são conhecidos como corpos celestes reais como estrelas, luas e galáxias.

Mas não se engane. Seus motores ainda são tão misteriosos quanto eram quando o físico teórico alemão Karl Schwarzschild estava no comando Brinquei pela primeira vez com as equações de campo de Einstein Cheguei à conclusão de que o espaço e o tempo podem se transformar em poços sem retorno.

Os físicos Daniel Jampolski e Luciano Rizzola, da Goethe University Frankfurt, voltaram ao primeiro passo na tentativa de compreender melhor as equações que descrevem os buracos negros e encontraram uma solução mais fácil de imaginar, se não menos bizarra.

Embora as imagens convencionais de buracos negros contenham uma confusão de física contraditória nos seus centros, Jampolski e Rizzola criaram uma reviravolta única numa “bolha” de matéria ligada gravitacionalmente, que poderia conter toda uma série de bolhas entrelaçadas no seu interior.

“É notável que mesmo 100 anos depois de Schwarzschild ter fornecido a sua primeira solução para as equações de campo de Einstein a partir da teoria da relatividade geral, novas soluções ainda possam ser encontradas.” Ele diz Risola.

“É como encontrar uma moeda de ouro ao longo de um caminho que muitos outros já descobriram.”

Os buracos negros escondem um segredo sujo da física. Insira objetos suficientes no espaço descrito pelo que é conhecido como Raio de SchwarzschildA gravidade superará todas as outras forças e puxará essa massa para um espaço muito menor. Então diga as equações de campo na relatividade geral.

Contudo, as equações não conseguem realmente dizer o que acontece no outro extremo desta grande pressão. À medida que nos concentramos em distâncias cada vez menores, a física quântica torna-se cada vez mais importante. Sem uma maneira fácil de conectar as duas teorias (quase) inclusivas, enfrentamos um grande ponto de interrogação sobre o que acontece com a matéria quando a gravidade a esmaga além de um certo ponto.

Como se isso não bastasse, a existência de objetos que podem enviar informações numa viagem de ida e volta à prisão cósmica e evaporar num brilho constante de calor conhecido como radiação Hawking representa um paradoxo físico, baseado na regra de que a informação não pode simplesmente desaparecer.

Em 2001O físico quântico Paul Mazur e o astrofísico Emil Mottola colaboraram para compreender as equações e ver se conseguiriam evitar esses becos sem saída.

O que eles encontraram foi uma estrela gravitacionalmente condensada. Chamada estranhamente de gravastar, esta construção hipotética descreve uma camada de matéria comprimida a um grau de espessura quase impossível, inflada por dentro com uma generosa ajuda de energia escura.

Por mais estranhos que pareçam esses balões estelares, eles ainda parecerão buracos negros vistos de fora, ao mesmo tempo que escapam convenientemente do paradoxo da informação e evitam a necessidade de uma pontada infinitamente espessa de absurdo quântico em seu núcleo.

Jampolski e Rizzola descobriram que era possível que um gravatar com uma membrana um pouco mais espessa equilibrasse um segundo gravatar dentro dele. Da mesma forma, o segundo gravatar aninhado pode estar grávido de sua estranha concha composta de material altamente comprimido, formando o que eles chamam de nestar.

“O nestar é como uma boneca matryoshka” Ele diz Jampolski, que surgiu com a solução sob a supervisão de Rizzola.

Inventar monstros cósmicos fora da sombra projetada pela teoria pura pode parecer estranho, mas foi assim que os buracos negros foram identificados. Mais importante ainda, encontrar os limites do que a teoria pode sugerir pode levar a observações que resolvem os mistérios mais perturbadores do buraco negro.

“Infelizmente, ainda não temos ideia de como criar tal gravastar.” Ele diz Risola.

“Mas mesmo que as estrelas não existam, a exploração das propriedades matemáticas destas soluções acabará por nos ajudar a compreender melhor os buracos negros.”

Esta pesquisa foi publicada em Gravidade clássica e quântica.