Se você já assistiu a algum filme ou série de ficção científica que envolve espaço ou viagem no tempo, certamente deve ter ouvido também falar sobre buracos negros e buracos de minhoca. Geralmente, a mídia não especializada costuma tratá-los como sinônimos e como um meio de se atingir viagens no espaço-tempo, mas será que isso está de acordo com a Física e o conhecimento científico que possuímos nos dias de hoje?

Imagem de buraco negro obtida, pela primeira vez, em 2019. Fonte NASA

O que é um buraco negro?

Um buraco negro é um lugar no espaço onde a gravidade é tão forte que nem mesmo a luz consegue escapar. A gravidade é muito forte porque a matéria que existe ali foi comprimida em um espaço minúsculo. O buraco negro é um estágio que pode vir a acontecer a algumas estrelas durante sua “morte”. Como nenhuma luz pode sair, as pessoas não podem ver os buracos negros. Eles são invisíveis. Telescópios espaciais com ferramentas especiais podem ajudar a encontrar buracos negros. As ferramentas especiais podem ver como as estrelas que estão muito perto de buracos negros agem de forma diferente das outras estrelas. A primeira imagem de um buraco negro foi obtida em 2019 com a ajuda de rádio telescópios, que através de ondas eletromagnéticas, “construíram” a imagem acima.

Os buracos negros podem ter uma variedade de tamanhos, mas existem três tipos principais:

– Buracos negros primordiais: esse  tipo de buraco negro é tão pequeno quanto um único átomo, mas com a massa de uma grande montanha.

– Buracos negros estelares: é o tipo mais comum de buraco negro. Sua massa pode ser até 20 vezes maior que a massa do Sol e pode caber dentro de uma bola com um diâmetro de 16 quilômetros. É possível que existam dezenas de buracos negros de massa estelar dentro da nossa galáxia, a Via Láctea.

– Buracos negros supermassivos : esses buracos negros têm massas maiores que 1 milhão de sóis combinados e caberiam dentro de uma bola com um diâmetro do Sistema Solar. Evidências científicas sugerem que cada grande galáxia contém um buraco negro supermassivo em seu centro. O buraco negro supermassivo no centro da Via Láctea é chamado de Sagitário A. Ele tem uma massa de cerca de quatro milhões de sóis e caberia dentro de uma bola com um diâmetro do tamanho do Sol.

O que acontece se você “cair” em um buraco negro?

Devido a grande concentração de massa na singularidade de um buraco negro, o espaço a sua volta sofre uma deformação, produzindo assim uma curva gravitacional. Conforme os objetos e materiais são atraídos para seu centro eles atingem o horizonte de eventos, região do buraco negro conhecida como ponto de não-retorno, ou seja local a partir da qual a força da gravidade é tão forte que nada consegue escapar, nem mesmo a luz.

Chegando ao horizonte de eventos você passaria por um processo denominado “espaguetificação”. Isso ocorre porque a gravidade é tão extrema e aumenta tão rapidamente conforme você se aproxima do buraco negro que sua cabeça e seus pés experimentariam ambientes gravitacionais drasticamente diferentes. Você ficaria fisicamente alongado, e sua noção de tempo diminuiria severamente nos breves momentos antes de cair na singularidade, o ponto zero do próprio buraco negro, ou o ponto exato onde se localiza a estrela (no caso de um buraco negro estelar). Já na singularidade, os astrofísicos ainda não sabem o que acontece. Contudo,  as forças físicas determinam que você seja reduzido não apenas às células ou mesmo aos átomos, mas a um mar perfeito de energia, desprovido de qualquer indício do objeto que você era antes. Sua massa é adicionada à do buraco negro, e você se torna o objeto de sua própria destruição.

Representação de um buraco negro e sua singularidade Fonte Getty images

O que é um buraco de minhoca?

Um buraco de minhoca é uma curta passagem no espaço-tempo que conecta diretamente dois universos ou duas regiões distantes dentro do mesmo universo. Também conhecido como “Ponte de Einstein-Rosen”. De acordo com a teoria da Relatividade Geral de Albert Einstein, o espaço-tempo é “curvo”. Uma boa maneira de visualizar um espaço “curvo” é pensar em algo como uma folha de papel ou um lençol. Se você colocar algo pesado no meio do lençol em sua cama, ele desmoronará com o peso e você poderá ver a curva do lençol. Existem muitas maneiras estranhas de contorcer sua folha para dar-lhe uma curvatura diferente e, da mesma forma, os físicos imaginam maneiras diferentes de contorcer nosso universo. Uma das coisas que surgiu foi o conceito de um buraco de minhoca. Mantendo a analogia com o lençol, um buraco de minhoca é o que acontece se você dobrar o lençol ao meio e depois  fizer um pequeno túnel de um lado para o outro. Então, para ir de um lado para o outro do lençol, você só precisa passar por este pequeno túnel, em vez de atravessar toda a extensão do lençol.

Sendo assim o buraco de minhoca é composto por três componentes:

– Dois “buracos” causados por uma deformação gravitacional, existindo no que chamamos de espaço convencional

– Um túnel ou garganta, que une os dois lados existindo em uma sub-região de nosso universo, podendo ser chamada de sub-espaço ou hiperespaço.

Cientistas calculam o que aconteceria com os buracos de minhoca, caso eles de fato existam em nosso universo: eles desapareceriam com uma rapidez incrível – tão rapidamente, na verdade, que não há tempo para que nada passe. Pelo que se sabe, é impossível manter aberto um grande buraco de minhoca por tempo suficiente para passar por ele, pois a quantidade de energia necessária para isso seria absurdamente grande.

É possível que buracos de minhoca microscópicos não desapareçam tão rapidamente. No entanto, eles seriam, em qualquer caso, muito pequenos para nós viajarmos.

Esquemática de um buraco de minhoca teórico Fonte: getty images

Qual a relação entre os dois?

Diferentemente dos buracos negros, os buracos de minhoca nunca foram observados na natureza, logo sua existência permanece como uma projeção teórica. Um buraco negro de ocorrência natural – criado por meio de um colapso estelar – não é uma ponte entre dois universos (ou regiões distantes dentro do mesmo universo). No entanto, existem certas soluções para as equações da relatividade geral de Einstein nas quais uma ponte entre os universos – um buraco de minhoca – parece ter um buraco negro em cada extremidade. É nesse sentido que certos buracos negros teoricamente podem ser considerados buracos de minhoca. Devido às condições específicas e uma alta instabilidade para sua existência em nosso universo, buracos de minhoca permanecem com um ponto de interrogação na comunidade científica e um assunto de muito debate entre os astrofísicos.

Referências:

1. Hayward, “Black holes and traversible wormholes: a synthesis,” Department of Science Education, Ewha Womans University,Seoul 120-750, Korea

www.nasa.gov
https://www.ccmr.cornell.edu/faqs/what-is-a-wormhole/