Uma nova estrutura matemática sugere que as ondas de choque podem deformar o espaço-tempo, como uma ruga num tecido, proporcionando uma nova perspectiva sobre a natureza destes fenómenos poderosos.

Ondas de choque são perturbações que se propagam através de um meio, como uma ondulação na água ou um estrondo sônico no ar. No universo, as ondas de choque são frequentemente associadas a eventos astrofísicos violentos, como supernovas e colisões de buracos negros.

Embora os físicos já compreendam há muito tempo as propriedades básicas das ondas de choque, o seu impacto na própria estrutura do espaço-tempo tem sido menos claro. A nova estrutura, desenvolvida por pesquisadores da Universidade de Cambridge e da Universidade Queen Mary de Londres, fornece uma base matemática para estudar como as ondas de choque podem curvar o espaço-tempo.

A ideia principal é tratar as ondas de choque como defeitos no espaço-tempo. Assim como uma rachadura em um material pode causar a deformação do espaço circundante, uma onda de choque também pode criar uma dobra ou enrugamento na estrutura do espaço-tempo.

“Nosso trabalho mostra que as ondas de choque podem ser consideradas ‘lágrimas’ no espaço-tempo”, disse o Dr. Silviu-Marian Udrea, pesquisador da Universidade de Cambridge e principal autor do estudo. “Essas lágrimas não são permanentes, mas podem persistir por um período de tempo finito”.

Os pesquisadores usaram uma técnica matemática chamada geometria diferencial para descrever a deformação do espaço-tempo em torno das ondas de choque. Eles descobriram que a curvatura do espaço-tempo é proporcional à força da onda de choque e à velocidade com que ela se move.

Isto significa que ondas de choque mais fortes e que se movem mais rapidamente causarão uma deformação mais pronunciada do espaço-tempo. Os investigadores também descobriram que a forma da onda de choque desempenha um papel na deformação do espaço-tempo. Por exemplo, uma onda de choque esférica causará uma deformação diferente de uma onda de choque cilíndrica ou planar.

“Nosso trabalho oferece uma nova maneira de pensar sobre as ondas de choque e seu impacto no universo”, disse Udrea. "Isso sugere que as ondas de choque podem desempenhar um papel importante na evolução do cosmos e na formação de galáxias e buracos negros."

Os investigadores dizem que as suas descobertas também podem ajudar a esclarecer a natureza da energia escura, uma força misteriosa que está a acelerar a expansão do Universo. Acredita-se que a energia escura represente cerca de 68% do universo, mas sua natureza permanece desconhecida.

“O nosso trabalho sugere que a energia escura pode estar relacionada com a curvatura do espaço-tempo causada pelas ondas de choque”, disse Udrea. "Esta é uma possibilidade interessante que estamos explorando em nossa pesquisa em andamento."

O estudo foi publicado na revista Physical Review D.