Esta teoria das cordas Star parece e atua como um buraco negro

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Esta teoria das cordas "Star" parece e atua como um buraco
negro
Simulação de duas estrelas topológicas (esquerda e centro) e um soliton topológico (direita). (Heidmann,
Phys (em inglês). Rev. D., 2023 anos de frente para o pé da cidade
Predito há mais de um século como concentrações monstruosas de massa que torturam o tecido do
Universo em armadilhas de luz e informação, os buracos negros estão agora estabelecidos como
objetos de fato.
Mas pode ser que toda distorção de luz que agora encontramos seja uma concentração certificada de
densidade infinita, ou devemos deixar espaço para a possibilidade de que outras raças exóticas de
estranheza cósmicas possam parecer estranhamente um buraco no espaço também?
Usando modelagem matemática preservada para a teoria das cordas, um trio de físicos da Universidade
Johns Hopkins, nos EUA, descobriu que alguns objetos que se parecem com buracos negros de longe
podem ser algo completamente de perto: um novo tipo de estrela exótica hipotética chamada soliton
topological.
Dada a teoria das cordas é uma hipótese implorando por um meio a ser testado, esses objetos
estranhos existem apenas no papel, flutuando no reino da matemática pura. Pelo menos, até onde
sabemos. Mas mesmo como uma construção teórica, eles poderiam nos ajudar um dia a distinguir os
verdadeiros buracos negros dos impostores.
“Como você diria quando você não tem um buraco negro? Não temos uma boa maneira de testar isso”,
diz o físico Ibrahima Bah. “Estudar objetos hipotéticos como os topológicos soliton nos ajudará a
descobrir isso.”
Os buracos negros são indiscutivelmente os objetos mais misteriosos conhecidos no Universo. Heck,
nós nem sequer tínhamos confirmação concreta de sua existência até a primeira detecção de ondas
gravitacionais em 2015, há menos de 10 anos. Isso porque os buracos negros são tão densos que sua
https://journals.aps.org/prd/accepted/c107aQa1M8418230f1621bb8818b2c35a0d77cb4d
https://www.sciencealert.com/black-holes
https://www.sciencealert.com/two-black-holes-met-by-chance-and-it-created-something-never-seen-before
https://www.sciencealert.com/string-theory
https://www.sciencealert.com/black-holes
https://www.eurekalert.org/news-releases/986538
https://www.sciencealert.com/live-update-big-gravitational-wave-announcement-is-happening-right-now
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gravidade distorce o espaço-tempo em torno deles a tal ponto que, a uma certa distância conhecida
como horizonte de eventos, nada no Universo é rápido o suficiente para alcançar a velocidade de
escape. Nem mesmo a luz no vácuo.
Isso significa que os buracos negros não emitem luz que atualmente podemos detectar, tornando-os,
bem, invisíveis; e, como a luz é a principal ferramenta em nosso kit para entender o Universo, podemos
realmente aprender sobre eles estudando o espaço ao seu redor.
O buraco negro em si é matematicamente descrito como um ponto unidimensional de densidade infinita
– algo que em si não equivale a nada significativo na física.
Mas também podemos imaginar outras manifestações bizarras da física se comportando de maneira
semelhante. Um exemplo são as estrelas do bóson, objetos hipotéticos que são transparentes e,
portanto, invisíveis, assim como os buracos negros.
Agora, o pequeno grupo liderado pelo físico Pierre Heidmann descobriu que os solitons topológicos
representam outro. Estas são uma espécie de torções gravitacionais no espaço-tempo
quadridimensional previsto pela teoria das cordas, em que os menores elementos do Universo não são
pontos semelhantes a pixels, mas pequenas cordas vibratórias.
De longe, a área ao redor dessas torções não se destaca como todo esse incomum. De perto, no
entanto, a topologia do espaço é fortemente distorcida.
A equipe construiu seu soliton topológico matematicamente e, em seguida, conectou suas equações em
simulações para ver como ela se comportaria. Eles sobrelamentaram as simulações sobre imagens reais
do espaço para obter a compreensão mais precisa de como sua construção se comportaria.
De longe, o soliton topológico parecia exatamente como um buraco negro, com a luz parecendo ser
engolida.
Em uma proximidade mais próxima, no entanto, o soliton topológico ficou estranho. Ele não capturou a
luz como um buraco negro, mas embaralhou-o e reemitiu-o.
https://www.sciencealert.com/there-could-be-transparent-stars-made-of-bosons-masquerading-as-black-holes
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Animação mostrando a diferença entre um buraco negro e um
soliton topológico. (Pierre Heidmann/ Universidade Johns Hopkins)
“A luz é fortemente dobrada, mas em vez de ser absorvida como seria em um buraco negro, ela se
espalha em movimentos funky até que em um ponto ele volta para você de uma maneira caótica”, diz
Heidmann. “Você não vê um ponto escuro. Você vê muito borrão, o que significa que a luz está orbitando
como uma loucura em torno desse objeto estranho.
A teoria das cordas é uma tentativa de resolver uma tensão longa e vexatória na física: entre a mecânica
quântica, que descreve como as coisas se comportam em escamas muito pequenas, e a relatividade
geral, que descreve as escalas maiores. A mecânica quântica se decompõe nas escalas da relatividade,
e vice-versa, o que incomoda os físicos sem fim, porque eles devem ser capazes de jogar juntos bem.
Uma teoria unificada dos dois, o que chamamos de gravidade quântica, provou ser indescritível. O
soliton topológico é o primeiro objeto baseado em teoria de cordas que corresponde ao comportamento
de um buraco negro, demonstrando que os objetos de gravidade quântica podem ser usados para
descrever a física do mundo real.
“Estas são as primeiras simulações de objetos da teoria das cordas astrofisicamente relevantes, uma
vez que podemos realmente caracterizar as diferenças entre um soliton topológico e um buraco negro
como se um observador estivesse vendo-os no céu”, explica Heidmann.
Não esperamos vê-los no céu, obviamente, mas sondar as possibilidades poderia ajudar os cientistas a
entender melhor a tensão entre a mecânica quântica e a relatividade geral, na esperança de um dia nos
levar a uma resolução.
https://www.eurekalert.org/news-releases/986538
https://www.sciencealert.com/general-relativity
https://www.eurekalert.org/news-releases/986538
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“É o início de um programa de pesquisa maravilhoso”, diz Bah. “Esperamos, no futuro, ser capazes de
propor genuinamente novos tipos de estrelas ultracompactas que consistem em novos tipos de matéria
da gravidade quântica”.
A pesquisa foi aceita em Physical Review D.
https://www.eurekalert.org/news-releases/986538
https://journals.aps.org/prd/accepted/c107aQa1M8418230f1621bb8818b2c35a0d77cb4d