História, teoria, tipos, formação de orifícios para miços

A buraco de minhoca, Na astrofísica e cosmologia, é uma passagem que conecta dois pontos no tecido espaço-tempo. Enquanto a queda da maçã inspirou a teoria da gravitação de Isaac Newton em 1687, os vermes que Pierce Maçãs inspiraram novas teorias, também dentro da estrutura de gravitação.

Assim como o worm consegue alcançar outro ponto na superfície da maçã através de um túnel, os buracos de vermes espaço-tempo constituem atalhos teóricos que permitem a viagem para locais distantes no universo em menos tempo.

Hole de verme espacial-temporal: visão artística. Fonte: Pixabay.

É uma ideia que capturou e continua a capturar a imaginação de muitos. Enquanto isso, os cosmologistas cuidam de procurar maneiras de verificar sua existência. Mas pelos momentos em que ainda estão sujeitos a especulações.

Para se aproximar um pouco do entendimento dos buracos de minhoca, a possibilidade de viajar no tempo através deles e as diferenças que existem entre os orifícios de minhocas e os buracos negros, você deve estar localizado no conceito de espaço-tempo.

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O que é espaço-tempo?

O conceito de espaço-tempo está intimamente ligado ao do buraco de minhoca. É por isso que é necessário primeiro estabelecer qual é a sua principal característica e o que é.

O espaço-tempo é onde todos e todos os eventos ocorrem no universo. E o universo, por sua vez, é o espaço inteiro, capaz de hospedar todas as formas de energia da matéria e muito mais ..

Quando o namorado conhece a noiva é um evento, mas este evento tem coordenadas espaciais: o lugar do encontro. E uma coordenada temporária: ano, mês, dia e hora do encontro.

O nascimento de uma estrela ou a explosão de uma supernova, também são eventos que se desenvolvem no espaço-tempo.

Agora, em uma região do universo e interações sem massa, o espaço-tempo é plano. Isso significa que dois raios luminosos que começam o paralelo continuam assim, desde que permaneçam naquela região. A propósito, para um raio de tempo leve é ​​eterno.

Claro, o espaço-tempo nem sempre é plano. O universo contém objetos que têm massa que modificam o espaço-tempo, causando uma curvatura espaço-tempo na escala universal.

Foi o próprio Albert Einstein quem percebeu, em um momento de inspiração que ele chamou "A ideia mais feliz da minha vida", que um observador acelerado é localmente indistinguível de outro que está próximo de um objeto maciço. É o famoso princípio de equivalência.

E um observador acelerado curvas espaço-tempo, ou seja, a geometria euclidiana deixa de ser válida. Portanto, nos arredores de um objeto maciço, como uma estrela, um planeta, uma galáxia, um buraco negro ou o próprio universo, o espaço-tempo é curvado.

Essa curvatura é percebida pelos seres humanos como uma força chamada gravidade, todos os dias, mas misteriosa ao mesmo tempo.

A gravidade é tão enigmática quanto a força que nos empurra para a frente quando o ônibus em que viajamos de repente lesão. É como se de repente algo invisível, sombrio e massivo, por alguns momentos que isso colocou na frente e nos atrai, improvisando -nos para a frente.

Os planetas se movem elipticamente ao redor do sol porque a massa disso produz uma depressão na superfície do espaço-tempo que faz os planetas curvarem suas trajetórias. Um raio luminoso também curva sua trajetória após a depressão do espaço-tempo produzida pelo sol.

Túneis através do espaço - tempo

Se o espaço-tempo é uma superfície curva, em princípio nada impede que uma área se conecte com outra através de um túnel. Viajar por esse túnel implicaria não apenas em lugares, mas também oferece a possibilidade de ir para outra hora.

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Essa idéia inspirou muitos livros, séries e filmes de ficção científica, incluindo a famosa série americana dos anos sessenta "The Tunction of Time" e, mais recentemente, "Deep Space 9" da franquia Star Trek e do filme interestelar de 2014 de 2014.

A idéia veio do próprio Einstein, que, procurando soluções para o campo da relatividade geral, encontrado com Nathan Rosen uma solução teórica que permitia conectar duas regiões diferentes do espaço-tempo através de um túnel que funcionou como um atalho.

Esta solução é conhecida como Einstein Bridge - Rosen e aparece em um trabalho publicado em 1935.

No entanto, o termo "Worm Hole" foi usado pela primeira vez em 1957, graças aos físicos teóricos John Wheeler e Charles Misner em uma publicação daquele ano. Anteriormente, houve falar de "tubos de uma dimensão" para se referir à mesma ideia.

Mais tarde, em 1980, Carl Sagan estava escrevendo o romance de ficção científica "Contact", um livro do qual um filme foi feito mais tarde. O protagonista chamado Elly descobre vida extraterrestre inteligente a 25 mil anos -luz de distância. Carl Sagan queria que Elly viajasse para lá, mas de uma maneira que ele era cientificamente credível.

Turnando 25 mil anos -luz de distância não é uma tarefa fácil para um humano, a menos que um atalho seja procurado. Um buraco negro não pode ser uma solução, dado que, ao se aproximar da singularidade, a gravidade diferencial rasgaria o navio e sua tripulação.

Em busca de outras possibilidades, Carl Sagan consultou um dos principais especialistas em buracos negros da época: Kip Thorne, que começou a pensar sobre o assunto e percebeu que as pontes de Einstein-Rosen ou os buracos de minhocas foram a solução.

No entanto, Thorne também percebeu que a solução matemática era instável, ou seja, o túnel se abre, mas logo estrangulam e desaparecem.

A instabilidade dos buracos de minhoca

É possível usar buracos de minhoca para viajar grandes distâncias no espaço e no tempo?

Desde que foram criados, os buracos de minhoca serviram em inúmeras parcelas de ficção científica para levar seus protagonistas a lugares remotos e experimentar os paradoxos do tempo não linear.

Kip Thorne encontrou duas soluções possíveis para o problema da instabilidade dos buracos de minhoca:

• Ligando Espuma quântica. Na escala de Planck (10^-35 m) Existem flutuações quânticas capazes de conectar duas regiões espaciais por meio de microtunnels. Uma civilização hipotética muito avançada pode encontrar uma maneira de ampliar as passagens e mantê -las tempo suficiente para um humano passar.
• Massa negativa. De acordo com os cálculos publicados em 1990 por Thorne, grandes quantidades dessa matéria estranha seriam necessárias para manter as pontas do buraco do verme aberto.

O mais notável sobre esta última solução é que, diferentemente dos buracos negros, não há singularidade ou fenômeno quântico, e o passe de humanos através desse tipo de túnel seria viável.

Dessa forma, os buracos de minhoca não apenas permitiriam conectar regiões distantes no espaço, mas também separadas com o tempo. Portanto, são máquinas para viajar a tempo.

Stephen Hawking, a grande referência da cosmologia do falecido Twentie.

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Isso não diminuiu os espíritos de outros pesquisadores, que sugeriram a possibilidade de que dois buracos negros em diferentes áreas do espaço-tempo sejam conectados internamente por um buraco de minhocas.

Embora isso não seja prático para viagens espaciais -temporais, uma vez que, além das tribulações que trariam para a singularidade do buraco negro, não haveria possibilidade de sair do outro lado, pois é outro buraco negro.

Diferenças entre buracos negros e buracos de minhoca

Ao falar sobre um buraco de minhocas, você também pensa imediatamente em buracos negros.

Um buraco negro é formado naturalmente, após a evolução e a morte de uma estrela que tem uma certa massa crítica.

Ele surge depois que a estrela esgota seu combustível nuclear e começa a contrair irreversivelmente devido à sua própria força gravitacional. Continua causando tal colapso, que nada a uma distância mais baixa do que o raio do evento Horizon pode escapar, nem mesmo a luz.

Em comparação, um buraco de worm é uma aparência excepcional, uma conseqüência de uma anomalia hipotética na curvatura do espaço-tempo. Em teoria, é possível passar por eles.

No entanto, se alguém tentasse passar por um buraco negro, gravidade intensa e radiação extrema no ambiente próximo da singularidade o tornaria um fio fino de partículas subatômicas.

Há evidências indiretas e apenas muito recentes da existência de buracos negros. Entre essas evidências estão a emissão e a detecção de ondas gravitacionais para a atração e rotação de dois buracos negros colossais, detectados pelo Observatório de Ondas Gravitacionais do Ligo.

Há evidências de que no centro das grandes galáxias, como nossa Via Láctea, há um buraco negro super maciço.

A rápida rotação das estrelas perto do centro, bem como a enorme quantidade de radiação de alta frequência que emana a partir daí, são evidências indiretas de que há um enorme buraco negro que explica a presença desses fenômenos.

Foi apenas em 10 de abril de 2019 que a primeira fotografia de um buraco negro supermassivo (7000 milhões de vezes a massa do sol) foi mostrado ao mundo, localizado em uma galáxia muito distante: Messier 87 na constelação de Virgem, a 55 milhões de anos -luz da terra.

Esta fotografia de um buraco negro foi possível graças à rede mundial de telescópios, chamada "Event Horizon Telescope", com a participação de mais de 200 cientistas em todo o mundo.

De buracos de minhoca, em vez disso, não há evidências até o momento. Os cientistas foram capazes de detectar e monitorar um buraco negro, mas o mesmo não foi possível com buracos de minhoca.

Portanto, eles são objetos hipotéticos, embora teoricamente viáveis, como em um tempo eles também eram buracos negros.

Variedade/tipos de buracos de minhoca

Embora eles ainda não tenham sido detectados, ou talvez precisamente por causa disso, diferentes possibilidades para buracos de minhoca foram imaginados. Todos são teoricamente viáveis, já que as equações de Einstein para a relatividade geral satisfazem. Há alguns aqui:

• Buracos de minhoca que conectam duas regiões espaciais do mesmo universo.
• Buracos de minhoca capazes de conectar um universo com outro universo.
• Pontes de Einstein-Rosen, nas quais o assunto poderia passar de uma abertura para a outra. Embora essa passagem da matéria causasse instabilidade, colapsando o túnel em si mesmo.
• O buraco de minhocas de Kip Thorne, com um cascar esférico de matéria de massa negativa. É estável e crossável em ambas as direções.
• O sonda Schwarzschild Worm, consistindo em dois buracos negros conectados. Eles não são crómicos, pois a matéria e a luz estão presas entre os dois extremos.
• Buracos de minhoca com carregamento e/ou rotação ou kerr, consistindo de dois buracos negros conectados internamente, cruzados em uma direção.
• Espuma quântica no espaço-tempo, cuja existência é teorizada no nível subatômico. A espuma é composta de túneis subatômicos altamente instáveis ​​que conectam áreas diferentes. Para estabilizá -los e expandi -los, seria necessária a criação de um plasma de quarks e glúons, o que exigiria uma quantidade quase infinita de energia para sua geração.
• Mais recentemente, graças à teoria das cordas, teorizou os orifícios de minhocas sustentados por cordas cósmicas.
• Buracos negros pretos e depois separados, dos quais surge um buraco no espaço-tempo, ou ponte Einstein-Rosen que permanece unida pela gravidade. Esta é uma solução teórica proposta em setembro de 2013 pelos físicos Juan Maldacena e Leonard Susskind. 

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Todos são perfeitamente possíveis, pois não são contraditórios às equações de Relatividade Geral de Einstein.

É possível ver buracos de minhoca um dia?

Por um longo tempo, os buracos negros eram soluções teóricas das equações de Einstein. O próprio Einstein questionou a possibilidade de que eles pudessem ser detectados pela humanidade.

Albert Einstein (1879-1955), autor da teoria da relatividade. Fonte: Pixabay.

Então, por um longo tempo, os buracos negros permaneceram como uma previsão teórica, até que encontraram e localizam. Os cientistas abrigam a mesma esperança em relação a buracos de minhoca.

É muito possível que eles também estejam lá, mas ainda não foi aprendido a localizá -los. Embora de acordo com uma publicação muito recente, os buracos de minhoca deixassem traços e sombras observáveis, mesmo com telescópios.

Acredita -se que os fótons se movam em torno do buraco de minhoca, gerando um anel de luz. Os fótons mais próximos caem dentro e deixam para trás uma sombra que os permitirá diferenciá -los de buracos negros.

De acordo com Rajibul Shaikh, físico do Instituto Tata de Pesquisa Fundamental de Mumbai na Índia, um tipo de buraco rotativo produziria uma sombra maior e maior que a de um buraco negro.

Em seu trabalho, Shaikh estudou as sombras teóricas projetadas por um certo tipo de buracos de minhoca rotativos, concentrando.

Shaikh também analisou a dependência da sombra com a virada do orifício do worm e também o comparou com a sombra que projeta um buraco rotativo preto de Kerr, encontrando diferenças significativas. É um trabalho completamente teórico.

Além disso, para os momentos, os buracos de minhoca permanecem como abstrações matemáticas, mas é possível que alguns possam ver alguns. O que está do outro lado, no momento, ainda é objeto de conjectura. 

Referências

1. Quantum Entertainment Paudes para dar origem à gravidade. Retirado de Sciencealdia.com
2. Progress of Physics, vol 61, edição de setembro de 2013 páginas 781 -811
3. Buraco de minhoca. Tirado da Wikipedia.org
4. Tempo de espaço. Tirado da Wikipedia.org.
5. David Nield (2018). Crazy New Paper sugere buracos de minhoca que pudemos ver facilmente com telescópios. Retirado do Sciencealert.com