Embora o objeto misterioso de um novo tipo seja, por enquanto, uma construção matemática hipotética, novas simulações,
Como é que tudo começou?
Não haveria novas pesquisas sem gravitacionalondas Estas são mudanças no campo gravitacional que viajam como ondas. Eles são emitidos por massas em movimento, mas após a radiação são separados delas e existem independentemente dessas massas. Matematicamente relacionado a uma perturbação da métrica do espaço-tempo e pode ser descrito como “ondulações do espaço-tempo”. Em outras palavras, são flutuações no espaço-tempo que se afastam de objetos massivos que se movem com aceleração. Quanto maior a aceleração e a massa de um objeto, maior será a vibração.
Primeira vez falando sobre ondas gravitacionaisnotável físico Albert Einstein, que há um século previu sua existência no âmbito da teoria geral da relatividade (GTR). Porém, eles foram descobertos apenas em 2015 e isso chocou o mundo da astrofísica ao confirmar a existência de buracos negros.
Conceito de buraco negro. Foto: Alain
Um buraco negro é uma região do espaço-tempotendo uma atração gravitacional tão forte que nenhuma partícula ou radiação eletromagnética pode deixá-lo. O limite desta região é chamado de horizonte de eventos. Na primavera de 2019, a mídia de todo o mundo mostrou a primeira fotografia de um buraco negro (mais precisamente, sua “silhueta”). A coletiva de imprensa, onde foram apresentados os resultados da descoberta científica, foi realizada em seis cidades ao mesmo tempo - de Washington a Bruxelas e Tóquio.
E se...?
Inspirados por essas descobertas, uma equipe de cientistasA Universidade Johns Hopkins decidiu estudar a possibilidade de outros objetos que poderiam, em teoria, produzir efeitos gravitacionais semelhantes, mas que os sensores na Terra os leem como buracos negros. Os físicos chamavam esses objetos de sólitons topológicos. Novas simulações retratam realisticamente um deles. À distância, parece uma fotografia borrada de um buraco negro, mas de perto é algo completamente diferente.
O que é um sólitão?
Nesta fase o objeto é hipotético. Mas o facto de a equipa o ter construído utilizando equações matemáticas e mostrado o seu aspecto através de simulações sugere que pode haver outros tipos de corpos celestes no espaço, escondidos até dos melhores telescópios da Terra.
De acordo com os dados obtidos, a topologiao soliton distorce o espaço como um buraco negro, mas se comporta de maneira diferente. Ele emite fracos feixes de luz que não conseguem escapar da forte força gravitacional de um buraco real.
Vídeo mostrando os efeitos das lentes gravitacionais causadas pela ausência de um objeto na linha de visão do observador, um buraco negro e um sóliton topológico.
Crédito: Pierre Heidmann / Universidade Johns Hopkins
“A luz é altamente curvada, mas em vez deabsorvido, como num buraco negro, ele se dissipa em movimentos bizarros, até que em algum momento retorna para você de forma caótica. Você não vê a mancha escura. Tudo o que você vê é um “borrão”, o que significa que a luz está girando descontroladamente em torno deste objeto estranho”, escrevem os autores do estudo.
O campo gravitacional de um buraco negro é tãoforte que a luz pode girar em torno dele a uma certa distância do centro, assim como a Terra gira em torno do Sol. Ele define a borda da “sombra” do buraco negro, de modo que qualquer luz incidente acabe no “horizonte de eventos” e não possa escapar.
O que os cientistas fizeram?
Os físicos da Hopkins simularam várioscenários usando imagens do espaço sideral como se fossem capturadas por uma câmera, colocando um buraco negro e um sóliton topológico na frente da lente. Como resultado, receberam imagens distorcidas devido à influência gravitacional de corpos massivos.
Solitons servem como os melhores modelos de comoNovos objetos de gravidade quântica parecem comparados aos buracos negros. Eles já haviam criado modelos de estrelas bosônicas, estrelas gravitacionais e outros objetos hipotéticos que poderiam ter efeitos gravitacionais semelhantes aos de formas exóticas de matéria.
Conceito de buraco negro: Creazilla
“Esta é a primeira simulação de astrofisicamente significativoobjetos da teoria das cordas, pois podemos caracterizar as diferenças entre um sóliton topológico e um buraco negro como se um observador os estivesse vendo no céu”, explicam os autores do estudo.
O que a teoria das cordas tem a ver com isso?
Os autores do novo estudo usaram vários resultados da teoria das cordas e, em 2021, descobriram maneiras de construir sólitons topológicos usando a teoria geral da relatividade de Einstein.
A teoria das cordas é um ramo da física teórica,estudando a dinâmica da interação de objetos não como partículas pontuais, mas como objetos estendidos unidimensionais, as chamadas cordas quânticas. Esta teoria é uma das tentativas de combinar a Teoria Geral da Relatividade e a física quântica.
A gravidade e o mundo quântico são historicamente consideradosopostos, processos diferentes. Mas, segundo os pesquisadores, isso não é inteiramente verdade. os cientistas estavam tentando criar uma “teoria de tudo” – para unificar a relatividade e o mundo quântico. No processo, os físicos criaram muitas teorias muito incomuns, sendo uma delas a teoria das cordas.
Por que o novo estudo é tão importante?
A peculiaridade do novo estudo é justamente esta:explica teorias básicas sobre o funcionamento interno do Universo que não são encontradas em outros modelos. Ele usa a teoria das cordas, que reconcilia a mecânica quântica e a teoria da gravidade de Einstein.
“Este é o início de uma pesquisa maravilhosaprogramas. Esperamos que no futuro possamos realmente propor novos tipos de estrelas ultracompactas, compostas por novos tipos de matéria provenientes da gravidade quântica.”
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