Um dos cenários de ficção científica mais apreciados é usar um buraco negro como um portal para outra dimensão, tempo ou universo. Essa fantasia pode estar mais próxima da realidade do que se imaginava.

Os buracos negros são talvez os objetos mais misteriosos do universo. Eles são a consequência da gravidade esmagando uma estrela moribunda sem limite, levando à formação de uma verdadeira singularidade - que acontece quando uma estrela inteira é comprimida até um único ponto, produzindo um objeto com densidade infinita. Esta singularidade densa e quente abre um buraco no tecido do próprio espaço-tempo, possivelmente abrindo uma oportunidade para viagens pelo hiperespaço. Isso é, um atalho no espaço-tempo que permite viajar por distâncias à escala cósmica em um curto período.

Os pesquisadores pensaram anteriormente que qualquer espaçonave que tentasse usar um buraco negro como portal desse tipo teria que reconhecer o pior da natureza. A singularidade quente e densa faria com que a espaçonave suportasse uma sequência de alongamento e compressão cada vez mais desconfortáveis ​​da maré antes de ser completamente vaporizada.

Voando através de um buraco negro

Minha equipe na University of Massachusetts Dartmouth e um colega no Georgia Gwinnett College mostraram que todos os buracos negros não são criados iguais. Se o buraco negro for como Sagitário A *, localizado no centro de nossa própria galáxia, é grande e giratório, então, a perspectiva de uma espaçonave muda drasticamente. Isso porque a singularidade que uma nave espacial teria de enfrentar é muito suave e poderia permitir uma passagem muito pacífica.

A razão pela qual isso é possível é que a singularidade relevante dentro de um buraco negro em rotação é tecnicamente "fraca, "e, portanto, não danifica os objetos que interagem com ele. No início, este fato pode parecer contra-intuitivo. Mas pode-se pensar nisso como análogo à experiência comum de passar rapidamente o dedo por perto de 2 de uma vela, Chama de 000 graus, sem se queimar.

Meu colega Lior Burko e eu temos investigado a física dos buracos negros por mais de duas décadas. Em 2016, meu Ph.D. aluna, Caroline Mallary, inspirado no filme de sucesso de Christopher Nolan "Interestelar, "começou a testar se Cooper (personagem de Matthew McConaughey), poderia sobreviver à sua queda nas profundezas de Gargantua - um fictício, supermassivo, buraco negro em rotação rápida, cerca de 100 milhões de vezes a massa do nosso sol. "Interestelar" foi baseado em um livro escrito pelo astrofísico ganhador do Prêmio Nobel Kip Thorne e as propriedades físicas de Gargantua são centrais para o enredo deste filme de Hollywood.

Com base no trabalho realizado pelo físico Amos Ori duas décadas antes, e armada com suas fortes habilidades computacionais, Mallary construiu um modelo de computador que capturaria a maioria dos efeitos físicos essenciais em uma espaçonave, ou qualquer objeto grande, caindo em um grande, buraco negro em rotação como Sagitário A *.

Nem mesmo um passeio acidentado?

O que ela descobriu é que, em todas as condições, um objeto caindo em um buraco negro em rotação não experimentaria efeitos infinitamente grandes ao passar pela chamada singularidade do horizonte interior do buraco. Essa é a singularidade que um objeto que entra em um buraco negro em rotação não pode manobrar ou evitar. Não apenas isso, sob as circunstâncias certas, esses efeitos podem ser insignificantemente pequenos, permitindo uma passagem bastante confortável pela singularidade. Na verdade, pode não haver efeitos perceptíveis no objeto em queda. Isso aumenta a viabilidade de usar grandes, buracos negros giratórios como portais para viagens no hiperespaço.

Mallary também descobriu uma característica que não foi totalmente apreciada antes:o fato de que os efeitos da singularidade no contexto de um buraco negro em rotação resultariam em ciclos crescentes de alongamento e compressão na espaçonave. Mas para buracos negros muito grandes como Gargantua, a força desse efeito seria muito pequena. Então, a espaçonave e quaisquer indivíduos a bordo não o detectariam.

O ponto crucial é que esses efeitos não aumentam sem limites; na verdade, eles permanecem finitos, mesmo que as tensões na espaçonave tendam a aumentar indefinidamente à medida que ela se aproxima do buraco negro.

Existem algumas suposições simplificadoras importantes e advertências resultantes no contexto do modelo de Mallary. A suposição principal é que o buraco negro em consideração está completamente isolado e, portanto, não sujeito a perturbações constantes por uma fonte como outra estrela em sua vizinhança ou mesmo qualquer radiação em queda. Embora essa suposição permita simplificações importantes, é importante notar que a maioria dos buracos negros são cercados por material cósmico - poeira, gás, radiação.

Portanto, uma extensão natural do trabalho de Mallary seria realizar um estudo semelhante no contexto de um buraco negro astrofísico mais realista.

A abordagem de Mallary de usar uma simulação de computador para examinar os efeitos de um buraco negro em um objeto é muito comum no campo da física de buracos negros. Desnecessário dizer, ainda não temos a capacidade de realizar experimentos reais dentro ou perto de buracos negros, então os cientistas recorrem à teoria e simulações para desenvolver uma compreensão, fazendo previsões e novas descobertas.

Este artigo foi republicado de The Conversation sob uma licença Creative Commons. Leia o artigo original.