Buracos negros supermassivos podem estar escondendo universos inteiros dentro deles

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A peculiaridade da nossa principal teoria da história cósmica poderia significar que os buracos negros foram uma vez portais para uma infinidade de universos além do nosso.

Os buracos negros podem estar escondendo outros universos. A peculiaridade de como o espaço-tempo se comportou no início do universo poderia ter levado a buracos de minhoca de vida curta que os ligariam a um vasto multiverso. Se confirmada, a teoria poderia ajudar a explicar o por que os buracos negros supermassivos nos centros das galáxias ficaram tão grande em tão pouco tempo.

A ideia de que o nosso Universo é apenas um, de um número impressionante de universos – o que os cosmologistas chamam o multiverso – é uma consequência da nossa principal teoria de como o universo cresceu: a inflação eterna.

A teoria sustenta que, durante sua fase inicial, o espaço-tempo se expandiu exponencialmente, dobrando de volume a cada fração de segundo antes de se estabelecer em um ritmo mais tranqüilo de crescimento. A inflação eterna foi criada na década de 1980 para explicar algumas observações intrigantes sobre o nosso universo, que teoria padrão do Big Bang por si só não poderia lidar.

Mas os cosmólogos logo perceberam que o universo inflacionário veio com ressalvas. Os efeitos da mecânica quântica, que normalmente só influenciam as partículas mais diminutas, desempenhou um papel importante na forma de como todo o espaço-tempo evoluiu.

Um desses efeitos foi que um pequeno pedaço de espaço-tempo dentro de um universo maior poderia se deslocar para um diferente estado quântico, formando uma bolha. Essas bolhas podem formar aleatoriamente em todo o nosso universo inflado.

Isso significa que, mesmo após a rápida expansão encerrada no nosso cosmos, um número de bolhas poderia se manter e inflar nos seus próprios universos bebês. Cada um deles daria origem a outras bolhas em expansão gerando uma desova multiversos.

“Embora a inflação esteja acontecendo,as bolhas podem estourar e expandir neste espaço inflável”, diz Alex Vilenkin cosmólogo da Universidade de Tufts, em Medford, Massachusetts, um dos pioneiros da cosmologia inflacionária.

Mas foi dura a prova para chegar até aqui. Os cosmólogos têm sugerido que as bolhas que colidem com o nosso universo poderiam ter deixado marcas na radiação cósmica de fundo, a radiação restante do Big Bang. No entanto, um possível sinal seria muito fraco, e nenhuma evidência conclusiva foi ainda vista.

Vilenkin e seus colegas se perguntaram se eles poderiam detectar sinais do multiverso em outros lugares em nosso próprio universo. Para investigar, eles fizeram uma análise matemática do destino das bolhas formadas durante a inflação.

Eles descobriram que as bolhas que se formam com uma energia inferior à energia inerente no nosso universo inflado, efetivamente vai começar a expandir-se, de fato: a tensão do espaço-tempo fora da bolha é maior do que no interior, de modo que as paredes da bolha são puxadas para fora.

Mas quando a inflação termina no nosso universo, a tensão se dissipa, e as bolhas aparecem para começar a desmoronar como balões deflacionados.

Um mundo dentro.

Isso é como eles olham de fora do nosso ponto de vista “, “mas há mais para esta imagem”, diz Vilenkin. Verdadeiro destino dos bolhas depende do seu tamanho.

Bolhas que se formaram mais tarde seriam menores, e deverão entrar em colapso em buracos negros padrão, com nada dentro além de um ponto infinitamente denso que chamamos de singularidade.

Mas as bolhas anteriores seriam maiores e iriam criar buracos negros ainda maiores que escondem seus próprios universos infláveis.

Para as primeiras frações de segundo após a inflação que terminou em nosso espaço-tempo remendado, quando as bolhas começaram a cair, teríamos sido ligado a seus interiores através de buracos de minhoca. Infelizmente, esses buracos de minhoca teriam se fechado quase imediatamente, impedindo os universos de dentro inflar. “A oportunidade passou para nós para enviar sinais para esses outros universos”, diz o co-autor Jaume Garriga, da Universidade de Barcelona, Espanha.

Andrei Linde, da Universidade de Stanford, na Califórnia, outro pioneiro da cosmologia inflacionária, está impressionado. O trabalho baseia-se em ideias que foram pensados pela primeira vez há quase 30 anos, mas Vilenkin e seus colegas realizaram uma análise mais detalhada ainda do destino das bolhas. “É bonita a relatividade geral”, diz Linde. “A relatividade geral, por vezes, lhe oferece coisas que são extremamente não-intuitivas.”

A análise fornece uma nova maneira de olhar para os sinais do multiverso, sugerindo que o nosso universo deve ter uma distribuição distinta dos buracos negros. Quanto maior for a massa dos buracos negros, mais deles não devem ser até uma massa crítica, após o qual o número deve cair. “Essa massa crítica separa buracos negros comuns de buracos negros que contêm um multiverso inflando dentro deles”, diz Garriga.

Isso poderia ajudar a resolver um mistério de longa data. A astrofísica padrão tem dificuldade em explicar como buracos negros supermassivos se tornaram tão grande como são hoje – não houve tempo para eles absorverem matéria suficiente. Mas na nova teoria, o maior dos buracos negros que escondem um universo dentro deles teriam se iniciado muito maior do que é possível. Estes gigantes poderiam ter crescido para se tornar os buracos negros supermassivos que vemos hoje no centro das galáxias, incluindo a nossa própria Via Láctea.

O trabalho também pode ter implicações para o paradoxo perda de informações buraco negro, que os físicos têm lutado ao longo de décadas.

Don Marolf, que estuda a relatividade geral e buracos negros na Universidade da Califórnia em Santa Barbara, aponta que os físicos têm muito ainda o que aprender para saber se realmente os buracos negros escondem mais do que revelam em suas superfícies.

Nosso universo pode até parecer um buraco negro para os físicos em algum outro universo.

“Este assunto é realmente, muito profundo”, diz Linde. “estamos apenas começando a tocar a superfície e descobrir novas coisas sobre o multiverso.

Fonte: New Scientist

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