Buracos negros serviriam como portais para viagens hiperespaciais

Um dos mais apreciados cenários de ficção científica 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 anteriormente.

Os buracos negros são, provavelmente, os objetos mais misteriosos do universo. Eles são a consequência da gravidade esmagando uma estrela sem limite que está morrendo, 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. Essa singularidade densa e quente abre um buraco no tecido do próprio espaço-tempo, possivelmente abrindo uma oportunidade para viagens no hiperespaço. Isto é, um atalho através do espaço-tempo, permitindo viajar em distâncias de escala cósmica em um curto período.

Pesquisadores pensavam que qualquer espaçonave que tentasse usar um buraco negro como um portal desse tipo teria que lidar com o pior lado da natureza. A singularidade quente e densa faria com que a espaçonave passasse por uma sequência cada vez mais desconfortável de alongamento e compressão antes de ser completamente vaporizada.

Voando através de um buraco negro

Minha equipe da Universidade de Massachusetts Dartmouth e um colega da Georgia Gwinnett College mostramos que todos os buracos negros não são criados iguais. Se um buraco negro como o Sagitário A*, localizado no centro da nossa própria galáxia, é grande e rotativo, então as perspectivas para uma espaçonave mudam dramaticamente. Isso porque a singularidade que uma espaçonave teria que enfrentar seria muito gentil e poderia permitir uma passagem muito pacífica.

A razão pela qual isso é possível é que a singularidade relevante dentro de um buraco negro rotativo é tecnicamente “fraca” e, portanto, não danifica objetos que interagem com ele. A princípio, esse fato pode parecer contra-intuitivo. Mas pode-se pensar nisso como algo análogo à experiência comum de passar rapidamente o dedo pela chama de quase 2 mil graus de uma vela, sem se queimar.

Meu colega Lior Burko e eu investigamos a física dos buracos negros há mais de duas décadas. Em 2016, minha estudante de doutorado Caroline Mallary, inspirada no blockbuster de Christopher Nolan, Interstelar, decidiu testar se Cooper (personagem de Matthew McConaughey) poderia sobreviver à sua queda profunda em Gargantua — um buraco negro fictício, supermassivo e rodando rapidamente 100 milhões de vezes a massa do nosso Sol. Interstelar 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 feito pelo físico Amos Ori duas décadas antes, e armados com suas fortes habilidades computacionais, Mallary construiu um modelo de computador que captura a maior parte dos efeitos físicos essenciais em uma nave espacial ou qualquer objeto grande, caindo em um grande buraco negro rotativo como Sagitário A*.

Nem mesmo uma viagem turbulenta?

O que a pesquisa descobriu é que, sob todas as condições, um objeto que cai em um buraco negro giratório não experimentaria efeitos infinitamente grandes sobre a passagem através da assim chamada singularidade do horizonte interior. Essa é a singularidade de 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 através da singularidade. De fato, pode não haver efeitos perceptíveis no objeto em queda. Isso aumenta a possibilidade de usar buracos negros grandes e rotativos como portais para viagens no hiperespaço.

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

O ponto crucial é que esses efeitos não aumentam sem limite; na verdade, elas permanecem finitas, embora as tensões na nave espacial tendam a crescer indefinidamente à medida que se aproxima do buraco negro.

Existem algumas suposições simplificadoras importantes no contexto do modelo de Mallary. A principal suposição é que o buraco negro em questão é completamente isolado e, portanto, não está sujeito a constantes perturbações por uma fonte como outra estrela em sua vizinhança ou mesmo qualquer radiação que esteja caindo.

Embora essa suposição permita simplificações importantes, vale a pena notar que a maioria dos buracos negros é cercada por material cósmico - poeira, gás e radiação.

Portanto, uma extensão natural do trabalho de Mallary seria realizar um estudo similar 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 dos buracos negros. É desnecessário dizer que ainda não temos a capacidade de realizar experimentos reais em buracos negros ou perto deles, então os cientistas recorrem à teoria e simulações para desenvolver uma compreensão, fazendo previsões e novas descobertas.

* Gaurav Khanna é professor de Física na Universidade de Massachusetts Dartmouth (EUA). O artigo foi publicado originalmente em inglês no site The Conversation.