Tumores
Estamos vivendo em um buraco negro? A vida dentro de um buraco negro O universo está em um buraco negro.

Estamos vivendo em um buraco negro? A vida dentro de um buraco negro O universo está em um buraco negro.

Cientistas americanos propuseram uma hipótese absolutamente incrível de que todo o nosso vasto Universo está localizado dentro de um buraco negro gigante. Surpreendentemente, tal modelo pode explicar muitos dos mistérios do Universo.

O físico americano da Universidade de Indiana Nikodem Poplavsky é o fundador de uma teoria bastante incomum da estrutura do nosso Universo. De acordo com esta teoria, todo o nosso Universo está localizado dentro de um buraco negro gigante, que por sua vez está localizado no supergrande Universo.

Esta hipótese aparentemente incomum pode explicar muitas das inconsistências que existem na teoria moderna do Universo. Poplavsky apresentou sua teoria há um ano e agora a esclareceu e expandiu significativamente.

Buraco negro - entrada para o túnel do espaço-tempo

No modelo de construção do Universo desenvolvido pelo físico americano, a suposição de que os buracos negros
são entradas para buracos de minhoca de Einstein-Rosen, ou seja, túneis espaciais que conectam diferentes partes do espaço-tempo quadridimensional.

Neste modelo, o Buraco Negro está conectado por um túnel ao seu próprio antípoda - o Buraco Branco, que está localizado na outra extremidade do túnel do tempo. É dentro do buraco de minhoca com essa estrutura do Universo que se observa uma constante expansão do espaço.

Agora Poplavsky concluiu que o nosso Universo é o interior deste túnel que liga os buracos Preto e Branco. Este modelo do universo explica a maioria dos problemas insolúveis da cosmologia moderna: matéria escura, energia escura, efeitos quânticos na análise da gravidade em escala cósmica.

Para construir seu modelo, o autor da teoria utilizou um aparato matemático especial - a teoria da torção. Nele, o espaço-tempo aparece como um único feixe que gira sob a influência da curvatura gravitacional do espaço-tempo. Estas curvaturas podem ser detectadas mesmo pelos nossos meios de observação muito imperfeitos à escala global.

Como é realmente o mundo?

Portanto, em nosso mundo circundante, todos veem apenas o que é acessível aos seus sentidos, por exemplo, um inseto rastejando em um balão sente-o plano e infinito. Portanto, é muito difícil detectar a torção do espaço-tempo flexível, especialmente se você estiver dentro desta dimensão.

É claro que tal modelo da estrutura do Universo pressupõe que cada Buraco Negro em nosso Universo é uma porta de entrada para outro Universo. Mas não está claro quantas “camadas”, como Poplavsky as chama, existem no grande-N vezes-grande-Universo, no qual nosso Buraco Negro com nosso Universo está localizado.

Uma hipótese incrível é confirmada

É realmente possível confirmar uma hipótese tão incrível? Nikodem Poplavsky acredita que isso é possível. Afinal, em nosso Universo, todos os buracos negros e estrelas giram. De acordo com o raciocínio lógico, deveria ser exatamente o mesmo no supergrande Universo. Isso significa que os parâmetros de rotação do nosso Universo devem ser iguais aos do Buraco Negro em que está localizado.

Neste caso, parte das galáxias espirais deve girar para a esquerda, e a outra parte espacialmente oposta deve girar para a direita. E, de fato, de acordo com dados observacionais modernos, a maioria das galáxias espirais são torcidas para a esquerda - “canhotas”, e na outra parte oposta do Universo observável, o oposto é verdadeiro - a maioria das galáxias espirais são torcidas Para a direita.

Eu sei que isso supostamente não é bem-vindo aqui, mas estou fazendo uma postagem cruzada a partir daqui a pedido direto do autor - Nikolai Nikolaevich Gorkavy. Há alguma chance de que a ideia deles revolucione a ciência moderna. E é melhor ler sobre isso no original do que na releitura da REN-TV ou Lenti.ru.

Para quem ainda não acompanhou o assunto. Vamos considerar dois buracos negros girando um em torno do outro, digamos, com massas de 15 e 20 unidades (massa do Sol). Mais cedo ou mais tarde, eles se fundirão em um buraco negro, mas sua massa não será de 35 unidades, mas, digamos, de apenas 30. As 5 restantes voarão na forma de ondas gravitacionais. É esta energia que o telescópio gravitacional LIGO capta.

A essência da ideia de Gorkavy e Vasilkov é a seguinte. Digamos que você seja um observador, sentado em sua cadeira e sentindo a atração de 35 unidades de massa dividida pelo quadrado da distância. E então bam - literalmente em um segundo sua massa diminui para 30 unidades. Para você, devido ao princípio da relatividade, isso será indistinguível da situação em que você foi jogado para trás na direção oposta com uma força de 5 unidades, dividida pelo quadrado da distância. Isto é, indistinguível da antigravidade.

Atualização: porque nem todos entenderam o parágrafo anterior, considere um experimento mental usando a analogia proposta em. Então, você é um observador sentado em um tanque que gira em uma órbita circular muito alta em torno do centro de massa desse par de buracos negros. Como dizia o vovô Einstein, sem olhar para fora de um tanque, não é possível perceber a diferença entre mover-se em órbita e simplesmente ficar parado em algum lugar do espaço intergaláctico. Agora, suponha que um buraco negro se fundiu e parte de sua massa voou para longe. Nesse sentido, você terá que passar para uma órbita mais alta em torno do mesmo centro de massa, mas já um buraco negro unido. E você sentirá essa transição para outra órbita em seu tanque (graças ao ofmetal) e observadores externos no infinito considerarão isso como um chute empurrando você na direção do centro de massa. /UPD

Depois, há vários cálculos com tensores OTO terríveis. Esses cálculos, após verificação cuidadosa, foram publicados em dois artigos no MNRAS – uma das revistas de astrofísica de maior autoridade do mundo. Links para artigos: , (pré-impressão com introdução do autor).

E as conclusões aí são: não houve Big Bang, mas houve (e há) um Grande Buraco Negro. O que assombra a todos nós.

Após o lançamento de dois artigos principais com soluções matemáticas, a tarefa de escrever um artigo mais popular e mais amplo, bem como promover a cosmologia cósmica revivida, entrou na agenda. E então descobriu-se que, surpreendentemente, os europeus conseguiram reagir ao segundo artigo, que já me tinha convidado para fazer um relatório plenário de 25 minutos em Junho sobre a aceleração do Universo com massa variável. Vejo isto como um bom sinal: os especialistas estão cansados da “escuridão cosmológica” e procuram uma alternativa.

O jornalista Ruslan Safin também enviou perguntas relacionadas à publicação do segundo artigo. Uma versão um tanto abreviada das respostas foi publicada hoje no “Panorama do Sul dos Urais” sob o seguinte título dos editores: “Dentro do buraco negro. O astrônomo Nikolai Gorky encontrou o centro do Universo."

Em primeiro lugar, para falar a verdade, devo observar que foi Alexander Vasilkov quem começou a fazer ativamente a pergunta “ingênua”: o Universo tem um centro? - que iniciou todo o nosso trabalho cosmológico posterior. Então procuramos e encontramos este centro juntos. Em segundo lugar, o jornal solicitou uma foto nossa juntos, mas não a recebeu, por isso apresento aqui junto com o texto completo da entrevista que Sasha leu e complementada com seus comentários. Aqui estamos: Alexander Pavlovich Vasilkov à esquerda e eu à direita:

1. Após a publicação de seu primeiro artigo com Vasilkov, você sugeriu que a expansão acelerada observada do Universo está associada à predominância de forças repulsivas sobre forças atrativas em grandes distâncias. No novo artigo, você chega a uma conclusão diferente - sobre a expansão relativa acelerada: parece-nos que algo está acelerando porque nós mesmos estamos desacelerando. O que o trouxe a essa ideia?

Num artigo de 2016 publicado no Journal of the Royal Astronomical Society, Alexander Vasilkov e eu mostrámos que se a massa gravitacional de um objeto muda, então, além da aceleração newtoniana habitual, surge uma força adicional em torno dele. Ela cai na proporção inversa da distância do objeto, ou seja, mais lenta que a força newtoniana, que depende do quadrado da distância. Portanto, a nova força deve dominar longas distâncias. Quando a massa de um objeto diminuía, a nova força proporcionava repulsão ou antigravidade; quando aumentava, surgia uma atração adicional, a hipergravidade. Este foi um resultado matemático rigoroso que modificou a famosa solução de Schwarzschild e foi obtido no âmbito da teoria da gravidade de Einstein. A conclusão é aplicável a uma massa de qualquer tamanho e é feita para um observador estacionário.

Mas ao discutir esses resultados, expressamos verbalmente hipóteses adicionais - em vez disso, esperamos que a antigravidade encontrada seja responsável tanto pela expansão do Universo quanto pela aceleração de sua expansão aos olhos dos observadores acompanhantes, ou seja, você e eu. Enquanto trabalhávamos no segundo artigo, publicado em fevereiro deste ano na mesma revista e diretamente dedicado à cosmologia, descobrimos que a realidade é mais complexa do que as nossas esperanças. Sim, a antigravidade descoberta é responsável pelo Big Bang e pela óbvia expansão do Universo - aqui estávamos certos em nossas suposições. Mas a aceleração subtil na expansão cosmológica observada pelos observadores em 1998 acabou por não ser devida à antigravidade, mas à hipergravidade do nosso trabalho de 2016. A rigorosa solução matemática resultante indica claramente que esta aceleração terá o sinal observado somente quando alguma parte da massa do Universo crescer e não diminuir. No nosso raciocínio qualitativo, não levamos em conta que a dinâmica da expansão cosmológica parece muito diferente do ponto de vista de um observador estacionário e de observadores acompanhantes situados em galáxias em expansão.

A matemática, que é mais inteligente que nós, leva ao seguinte quadro da evolução do Universo: devido à fusão dos buracos negros e à transição de sua massa em ondas gravitacionais, a massa do Universo em colapso do ciclo anterior diminuiu drasticamente - e surgiu uma forte antigravidade, que causou o Big Bang, ou seja, a expansão moderna do Universo. Essa antigravidade então diminuiu e foi substituída pela hipergravidade devido ao crescimento de um enorme buraco negro que surgiu no centro do Universo. Aumenta devido à absorção das ondas gravitacionais de fundo, que desempenham um papel importante na dinâmica do espaço. Foi este crescimento do Grande Buraco Negro que causou o estiramento da parte observável do Universo que nos rodeia. Este efeito foi interpretado pelos observadores como uma aceleração da expansão, mas na verdade é uma desaceleração desigual da expansão. Afinal, se em uma coluna de carros o carro traseiro fica atrás do dianteiro, isso pode significar tanto a aceleração do primeiro carro quanto a frenagem do traseiro. Do ponto de vista matemático, a influência de um Grande Buraco Negro em crescimento faz com que nas equações de Friedmann apareça a chamada “constante cosmológica”, que é responsável pela aceleração observada da recessão das galáxias. Os cálculos dos teóricos quânticos divergiram das observações em 120 ordens de magnitude, mas calculamos isso dentro da estrutura da teoria clássica da gravidade - e coincidiu bem com os dados do satélite Planck. E a conclusão de que a massa do Universo está agora a crescer oferece uma excelente oportunidade para construir um modelo cíclico do Universo, com que sonharam várias gerações de cosmólogos, mas que nunca se concretizou. O Universo é um enorme pêndulo no qual os buracos negros se transformam em ondas gravitacionais e então ocorre o processo inverso. Um papel fundamental aqui é desempenhado pela conclusão de Einstein de que as ondas gravitacionais não têm massa gravitacional, o que permite ao Universo alterar a sua massa e evitar um colapso irreversível.

2. Como surgiu o crescente Grande Buraco Negro, responsável pela expansão relativa acelerada do Universo?

A natureza da matéria escura, que, por exemplo, causou a rotação acelerada das galáxias, é um mistério há quase um século. Os últimos resultados do observatório LIGO, que capturou várias ondas gravitacionais provenientes da fusão de buracos negros massivos, levantaram o véu do segredo. Vários pesquisadores propuseram um modelo segundo o qual a matéria escura consiste em buracos negros, enquanto muitos acreditam que eles vieram até nós desde o último ciclo do Universo. Na verdade, um buraco negro é o único objeto macroscópico que não pode ser destruído, mesmo comprimindo o Universo. Se os buracos negros constituem a maior parte da massa bariónica do espaço, então quando o Universo se contrair até um tamanho de vários anos-luz, estes buracos negros fundirão-se activamente uns com os outros, despejando uma parte significativa da sua massa em ondas gravitacionais. Como resultado, a massa total do Universo cairá drasticamente e, no local da fusão da nuvem de pequenos buracos, permanecerá um enorme buraco negro, do tamanho da ordem de um ano-luz e com uma massa de trilhões. de massas solares. É o resultado inevitável do colapso do Universo e da fusão dos buracos negros, e após o Big Bang começa a crescer, absorvendo a radiação gravitacional e qualquer matéria ao seu redor. Muitos autores, incluindo Penrose, entenderam que tal superburaco surgiria na fase de colapso do Universo, mas ninguém sabia a importância do papel que este Grande Buraco Negro desempenhava na dinâmica da expansão subsequente do Universo.

3. A que distância está de nós e onde exatamente (em que parte do céu) está localizado? Quais são seus parâmetros?

Acreditamos que esteja a cerca de cinquenta bilhões de anos-luz de distância. Uma série de estudos independentes apontam para a anisotropia de vários fenômenos cosmológicos – e muitos deles apontam para uma região do céu próxima à obscura constelação Sextante. O termo “eixo diabólico” apareceu até na cosmologia. Com base na taxa atual de expansão acelerada do Universo, pode-se estimar o tamanho do Grande Buraco Negro em um bilhão de anos-luz, o que dá à sua massa 6*10^54 gramas ou bilhões de trilhões de massas solares - isto é, cresceu um bilhão de vezes desde a sua origem! Mas também recebemos esta informação sobre a massa do Grande Buraco Negro com um atraso de milhares de milhões de anos. Na realidade, o Grande Buraco Negro já é muito maior, mas é difícil dizer quanto é; é necessária investigação adicional.

4. É possível, a partir da distância a que se encontra este buraco negro, utilizando os instrumentos existentes, ver, se não ele próprio, pelo menos sinais indiretos que indiquem a sua presença nesta parte do Universo? Em que condições ficará disponível para estudo direto?

Ao estudar a aceleração da expansão do Universo e como ela depende do tempo, determinaremos a evolução dos parâmetros do Grande Buraco Negro. A anisotropia dos efeitos cosmológicos se manifesta na distribuição das flutuações da radiação cósmica de fundo em micro-ondas no céu, na orientação dos eixos das galáxias e em uma série de outros fenômenos. Essas também são maneiras de estudar o Grande Buraco Negro à distância. Também o estudaremos diretamente, mas mais tarde.

5. O que veríamos se pudéssemos voar até este buraco negro? É possível mergulhar nisso sem arriscar a vida? O que encontraremos sob sua superfície?

Até mesmo os livros didáticos fornecem muitas informações conflitantes sobre o espaço interno dos buracos negros. Muitas pessoas pensam que na fronteira dos buracos negros certamente seremos todos dilacerados pelas forças das marés em pequenas fitas - até a palavra “espaguetificação” surgiu. Na verdade, as forças de maré na borda de um buraco negro muito grande são completamente imperceptíveis e, de acordo com soluções estritas das equações de Einstein, para um observador em queda, o processo de cruzar a borda de um buraco negro não é digno de nota. Acredito que sob a superfície do Grande Buraco Negro veremos quase o mesmo Universo - aquelas galáxias que mergulharam nele antes. A principal diferença será a mudança do recuo das galáxias para a sua aproximação: todos os pesquisadores concordam que dentro de um buraco negro tudo cai em direção ao centro.

6. Se esse buraco negro crescer, um dia ele sugará todas as outras matérias. O que acontecerá então?

A fronteira do Grande Buraco Negro irá até a fronteira do Universo observável e seu destino deixará de nos preocupar. E o Universo dentro do buraco entrará na segunda fase de seu ciclo - quando a expansão dá lugar à compressão. Não há nada de trágico nisso, porque a compressão levará aproximadamente os mesmos bilhões de anos que levou para a expansão. Os seres inteligentes deste ciclo do Universo sentirão problemas em dezenas de bilhões de anos, quando a temperatura da radiação cósmica de fundo em micro-ondas aumentar tanto que os planetas superaquecerão devido ao céu noturno quente. Talvez para alguns alienígenas cujo sol está se apagando, isso, ao contrário, se torne uma salvação, ainda que temporária - por cem milhões de anos. Quando o Universo atual encolher para vários anos-luz, ele perderá novamente sua massa, o que causará o Big Bang. Um novo ciclo de expansão começará e um novo Grande Buraco Negro aparecerá no centro do Universo.

7. Quando você acha que este evento (colapso do Universo em um buraco negro) deveria ocorrer? Este intervalo de tempo é constante para todos os ciclos de expansão/compressão ou pode variar?

Acho que os ciclos cosmológicos seguem um determinado período com boa precisão, relacionado à massa e energia total do Universo. É difícil dizer em que estágio exato do nosso ciclo nos encontramos - para isso precisamos construir modelos cosmológicos específicos com um determinado número de bárions, buracos negros, ondas gravitacionais e outros tipos de radiação. Quando chegará a borda de um Grande Buraco Negro em crescimento? Os cálculos mostram que certamente atingirá um modo de expansão superluminal - isso não viola a teoria da relatividade, porque a fronteira de um buraco negro não é um objeto material. Mas esta velocidade superluminal significa que o nosso encontro com esta borda do Grande Buraco Negro pode acontecer a qualquer momento - não seremos capazes de detectar a sua aproximação por quaisquer observações que sejam limitadas pela velocidade da luz. Para evitar o pânico, repito: não vejo nada de trágico nisso, mas os cosmólogos começarão a notar como o desvio para o vermelho das galáxias distantes mudará para azul. Mas para isso a luz deles deve ter tempo de chegar até nós.

8. Que dados observacionais e teóricos falam a favor do modelo cosmológico que você propõe, ou talvez até o tornem obrigatório?

As equações clássicas de Friedmann são baseadas no princípio da isotropia e homogeneidade. Assim, a cosmologia convencional, em princípio, não poderia considerar os efeitos de anisotropia de que falam muitos observadores. As equações modificadas de Friedman obtidas em nosso artigo de 2018 com Vasilkov incluem efeitos anisotrópicos – afinal, o Grande Buraco Negro está localizado em uma determinada direção. Isto abre oportunidades para estudar esses efeitos, o que confirmará a própria teoria. Não construímos uma nova cosmologia, estamos simplesmente a inserir as fontes dinâmicas que faltam na cosmologia clássica bem desenvolvida que surgiu em meados do século XX, começando com o trabalho de Gamow e do seu grupo. Estamos revivendo esta cosmologia clássica, tornando-a parte da física comum. Agora não contém quaisquer suposições sobre a gravidade quântica, sobre dimensões espaciais extras e sobre entidades escuras como “inflação”, “transições de fase de vácuo”, “energia escura” e “matéria escura”. Funciona apenas dentro da estrutura da teoria clássica e bem testada da gravidade de Einstein, usando apenas componentes conhecidos do cosmos, como buracos negros e ondas gravitacionais. Uma vez que explica bem os fenómenos observáveis, isto torna-o absolutamente obrigatório - de acordo com os princípios da ciência. Existem muitos modelos cosmológicos, mas existe apenas uma realidade. A cosmologia clássica revivida é incrivelmente elegante e simples, por isso acredito que aprendemos a verdadeira forma como o universo existe.

O mundo não lhe deve nada – ele estava aqui antes de você.
-Mark Twain

Um leitor pergunta:

Por que o Universo não entrou em colapso num buraco negro imediatamente após o Big Bang?

Para ser honesto, eu mesmo pensei muito sobre isso. E é por causa disso.

O universo está cheio de tudo hoje em dia. A nossa galáxia é uma confusão de estrelas, planetas, gás, poeira, muita matéria escura, contendo 200 a 400 mil milhões de estrelas e pesando um bilião de vezes mais do que todo o nosso sistema solar. Mas a nossa galáxia é apenas uma entre triliões de galáxias de tamanho semelhante espalhadas por todo o Universo.

Mas não importa quão massivo seja o Universo, esta massa está distribuída por um vasto espaço. A parte observável do Universo tem cerca de 92 mil milhões de anos-luz de diâmetro, o que é difícil de imaginar em comparação com os limites do nosso sistema solar. A órbita de Plutão e de outros objetos do cinturão de Kuiper é de 0,06% de um ano-luz. Portanto, temos uma massa enorme distribuída por um volume enorme. E eu gostaria de imaginar como eles se relacionam.

Bem, nosso Sol pesa 2*10^30 kg. Isso significa que contém 10 ^ 57 prótons e nêutrons. Se considerarmos que o Universo contém 10^24 massas solares de matéria comum, verifica-se que uma esfera com um raio de 46 bilhões de quilômetros contém 10^81 núcleons. Se calcularmos a densidade média do Universo, resulta em aproximadamente dois prótons por metro cúbico. E isso é MENOR!

Portanto, se começarmos a pensar na fase inicial do desenvolvimento do nosso Universo, quando toda a matéria e energia estavam reunidas num espaço muito pequeno, que era muito menor até mesmo do que o nosso Sistema Solar, temos que pensar na questão de nosso leitor.

Quando o Universo tinha um picossegundo após o Big Bang, toda essa matéria agora contida nas estrelas, galáxias, aglomerados e superaglomerados do Universo estava em um volume menor que uma esfera com raio igual ao raio atual da órbita da Terra.

E, sem desvirtuar a teoria de que todo o Universo cabe num volume tão pequeno, digamos que conhecemos buracos negros que já existem, e cuja massa é muito menor que a massa do Universo, e seu tamanho é muito maior que o volume mencionado!

À sua frente está a gigante galáxia elíptica Messier 87, a maior galáxia a uma distância de 50 milhões de anos-luz de nós, o que representa 0,1% do raio do Universo observável. Em seu centro há um buraco negro supermassivo com massa de 3,5 bilhões de massa solar. Isto significa que tem um raio de Schwarzschild – ou o raio do qual a luz não pode escapar. São aproximadamente 10 bilhões de quilômetros, o que é 70 vezes a distância da Terra ao Sol.

Então, se tal massa em um volume tão pequeno leva ao aparecimento de um buraco negro, por que uma massa 10^14 vezes maior, estando em um volume ainda menor, não levou ao aparecimento de um buraco negro, mas, obviamente, levou ao aparecimento do nosso Universo?

Então ela quase não trouxe. O universo se expande com o tempo e sua taxa de expansão diminui à medida que avançamos em direção ao futuro. No passado distante, nos primeiros picossegundos do Universo, a taxa de sua expansão era muito, muito maior do que é agora. Quanto mais?

Hoje, o Universo está a expandir-se a uma taxa de cerca de 67 km/s/Mpc, o que significa que por cada megaparsec (cerca de 3,26 milhões de anos-luz) que algo está longe de nós, a distância entre nós e esse objeto está a expandir-se a uma taxa de 67 quilômetros por segundo. Quando a idade do universo era de picossegundos, essa velocidade estava mais próxima de 10^46 km/s/MPc. Para colocar isto em perspectiva, esta taxa de expansão atual resultaria em que cada átomo de matéria na Terra se afastasse dos outros tão rapidamente que a distância entre eles aumentaria um ano-luz a cada segundo!

Esta extensão descreve a equação acima. De um lado está H, a taxa de expansão do Universo pelo Hubble, e do outro há muita coisa. Mas o mais importante é a variável ρ, que denota a densidade de energia do Universo. Se H e ρ estiverem perfeitamente equilibrados, o Universo pode sobreviver por muito tempo. Mas mesmo um ligeiro desequilíbrio levará a uma de duas consequências muito desagradáveis.

Se a taxa de expansão do Universo fosse um pouco menor, em relação à quantidade de sua massa e energia, então nosso Universo enfrentaria um colapso quase instantâneo. A transformação em buraco negro ou Big Crunch aconteceria muito rapidamente. E se a taxa de expansão fosse um pouco maior, os átomos não se conectariam entre si. Tudo se expandiria tão rapidamente que cada partícula subatômica existiria em seu próprio universo, sem nada com que interagir.

Quão diferentes deveriam ser as taxas de expansão para obter resultados tão diferentes? Em 10%? Em 1%? Em 0,1%?

Vá mais alto. Seria necessária uma diferença de menos de 1/10 ^ 24 para dar ao Universo tempo para durar 10 bilhões de anos. Ou seja, mesmo uma diferença de 0,00000001% da taxa de expansão ocorrida seria suficiente para que o Universo voltasse a colapsar em menos de um segundo se a expansão fosse muito lenta. Ou para evitar a formação de pelo menos um átomo de hélio se a expansão fosse muito grande.

Mas não temos nada disto: temos um Universo que é um exemplo de um equilíbrio quase perfeito entre a expansão e a densidade da matéria e da radiação, e o estado actual difere do equilíbrio ideal apenas por uma constante cosmológica muito pequena, diferente de zero. Ainda não sabemos explicar por que existe, mas talvez você goste de estudar o que não explica!

O conceito de buraco negro é conhecido por todos - desde crianças em idade escolar até idosos; é utilizado na literatura científica e de ficção, na mídia amarela e em conferências científicas. Mas o que exatamente são esses buracos não é conhecido por todos.

Da história dos buracos negros

1783 A primeira hipótese da existência de um fenômeno como o buraco negro foi apresentada em 1783 pelo cientista inglês John Michell. Em sua teoria, ele combinou duas criações de Newton - óptica e mecânica. A ideia de Michell era esta: se a luz é um fluxo de partículas minúsculas, então, como todos os outros corpos, as partículas deveriam experimentar a atração de um campo gravitacional. Acontece que quanto mais massiva for a estrela, mais difícil será para a luz resistir à sua atração. 13 anos depois de Michell, o astrónomo e matemático francês Laplace apresentou (provavelmente independentemente do seu colega britânico) uma teoria semelhante.

1915 No entanto, todas as suas obras permaneceram não reclamadas até o início do século XX. Em 1915, Albert Einstein publicou a Teoria Geral da Relatividade e mostrou que a gravidade é a curvatura do espaço-tempo causada pela matéria e, alguns meses depois, o astrônomo e físico teórico alemão Karl Schwarzschild a utilizou para resolver um problema astronômico específico. Ele explorou a estrutura curva do espaço-tempo ao redor do Sol e redescobriu o fenômeno dos buracos negros.

(John Wheeler cunhou o termo "buracos negros")

1967 O físico americano John Wheeler delineou um espaço que pode ser amassado, como um pedaço de papel, até um ponto infinitesimal e designou-o com o termo “Buraco Negro”.

1974 O físico britânico Stephen Hawking provou que os buracos negros, embora absorvam matéria sem retorno, podem emitir radiação e eventualmente evaporar. Este fenômeno é chamado de “radiação Hawking”.

2013 As últimas pesquisas sobre pulsares e quasares, bem como a descoberta da radiação cósmica de fundo em micro-ondas, finalmente tornaram possível descrever o próprio conceito de buraco negro. Em 2013, a nuvem de gás G2 chegou muito perto do buraco negro e muito provavelmente será absorvida por ele. A observação de um processo único oferece enormes oportunidades para novas descobertas das características dos buracos negros.

(O objeto massivo Sagitário A*, sua massa é 4 milhões de vezes maior que a do Sol, o que implica um aglomerado de estrelas e a formação de um buraco negro)

2017. Um grupo de cientistas da colaboração multinacional Event Horizon Telescope, conectando oito telescópios de diferentes pontos dos continentes da Terra, observou um buraco negro, que é um objeto supermassivo localizado na galáxia M87, constelação de Virgem. A massa do objeto é de 6,5 bilhões (!) de massas solares, gigantesca vezes maior que o objeto massivo Sagitário A*, para comparação, com um diâmetro ligeiramente menor que a distância do Sol a Plutão.

As observações foram realizadas em diversas etapas, iniciando na primavera de 2017 e ao longo dos períodos de 2018. O volume de informações chegou a petabytes, que então tiveram que ser descriptografados e obtida uma imagem genuína de um objeto ultradistante. Portanto, foram necessários mais dois anos inteiros para processar minuciosamente todos os dados e combiná-los em um todo.

2019 Os dados foram descriptografados e exibidos com sucesso, produzindo a primeira imagem de um buraco negro.

(A primeira imagem de um buraco negro na galáxia M87, na constelação de Virgem)

A resolução da imagem permite ver a sombra do ponto sem retorno no centro do objeto. A imagem foi obtida como resultado de observações interferométricas de linha de base ultralongas. São as chamadas observações síncronas de um objeto a partir de vários radiotelescópios interligados por uma rede e localizados em diferentes partes do globo, direcionados na mesma direção.

O que realmente são os buracos negros

Uma explicação lacônica do fenômeno é a seguinte.

Um buraco negro é uma região do espaço-tempo cuja atração gravitacional é tão forte que nenhum objeto, incluindo quanta de luz, pode sair dele.

O buraco negro já foi uma estrela massiva. Enquanto as reações termonucleares mantiverem alta pressão em suas profundezas, tudo permanecerá normal. Mas com o tempo, o suprimento de energia se esgota e o corpo celeste, sob a influência de sua própria gravidade, começa a encolher. A fase final deste processo é o colapso do núcleo estelar e a formação de um buraco negro.

1. Um buraco negro ejeta um jato em alta velocidade

2. Um disco de matéria se transforma em um buraco negro

3. Buraco negro

4. Diagrama detalhado da região do buraco negro

5. Tamanho das novas observações encontradas

A teoria mais comum é que fenómenos semelhantes existem em todas as galáxias, incluindo o centro da nossa Via Láctea. A enorme força gravitacional do buraco é capaz de segurar diversas galáxias ao seu redor, impedindo que elas se afastem umas das outras. A “área de cobertura” pode ser diferente, tudo depende da massa da estrela que se transformou em buraco negro, podendo ser de milhares de anos-luz.

Raio de Schwarzschild

A principal propriedade de um buraco negro é que qualquer substância que caia nele nunca poderá retornar. O mesmo se aplica à luz. Em sua essência, os buracos são corpos que absorvem completamente toda a luz que incide sobre eles e não emitem nenhuma. Tais objetos podem aparecer visualmente como coágulos de escuridão absoluta.

1. Movendo a matéria a metade da velocidade da luz

2. Anel de fótons

3. Anel de fótons interno

4. Horizonte de eventos em um buraco negro

Com base na Teoria Geral da Relatividade de Einstein, se um corpo se aproximar de uma distância crítica do centro do buraco, ele não poderá mais retornar. Essa distância é chamada de raio de Schwarzschild. O que exatamente acontece dentro deste raio não se sabe ao certo, mas existe a teoria mais comum. Acredita-se que toda a matéria de um buraco negro está concentrada em um ponto infinitesimal, e em seu centro existe um objeto com densidade infinita, que os cientistas chamam de perturbação singular.

Como acontece a queda em um buraco negro?

(Na imagem, o buraco negro Sagitário A* parece um aglomerado de luz extremamente brilhante)

Não faz muito tempo, em 2011, os cientistas descobriram uma nuvem de gás, dando-lhe o nome simples de G2, que emite uma luz incomum. Este brilho pode ser devido à fricção no gás e na poeira causada pelo buraco negro Sagitário A*, que o orbita como um disco de acreção. Assim, tornamo-nos observadores do surpreendente fenômeno de absorção de uma nuvem de gás por um buraco negro supermassivo.

De acordo com estudos recentes, a maior aproximação ao buraco negro ocorrerá em março de 2014. Podemos recriar uma imagem de como esse espetáculo emocionante acontecerá.

1. Quando aparece pela primeira vez nos dados, uma nuvem de gás assemelha-se a uma enorme bola de gás e poeira.

2. Agora, em junho de 2013, a nuvem está a dezenas de bilhões de quilômetros do buraco negro. Ele cai nele a uma velocidade de 2.500 km/s.

3. Espera-se que a nuvem passe pelo buraco negro, mas as forças de maré causadas pela diferença de gravidade que actua nos bordos de ataque e de fuga da nuvem farão com que esta assuma uma forma cada vez mais alongada.

4. Depois que a nuvem for destruída, a maior parte dela provavelmente fluirá para o disco de acreção ao redor de Sagitário A*, gerando ondas de choque nele. A temperatura saltará para vários milhões de graus.

5. Parte da nuvem cairá diretamente no buraco negro. Ninguém sabe exatamente o que acontecerá a seguir com esta substância, mas espera-se que, ao cair, emita poderosos fluxos de raios X e nunca mais seja visto.

Vídeo: buraco negro engole uma nuvem de gás

(Simulação computacional de quanto da nuvem de gás G2 seria destruída e consumida pelo buraco negro Sagitário A*)

O que há dentro de um buraco negro

Existe uma teoria que afirma que um buraco negro está praticamente vazio por dentro, e toda a sua massa está concentrada em um ponto incrivelmente pequeno localizado bem no seu centro - a singularidade.

De acordo com outra teoria, que existe há meio século, tudo o que cai num buraco negro passa para outro universo localizado no próprio buraco negro. Agora, esta teoria não é a principal.

E há uma terceira teoria, mais moderna e tenaz, segundo a qual tudo o que cai em um buraco negro se dissolve nas vibrações das cordas de sua superfície, que é designada como horizonte de eventos.

Então, o que é um horizonte de eventos? É impossível olhar dentro de um buraco negro mesmo com um telescópio superpoderoso, pois mesmo a luz, entrando no funil cósmico gigante, não tem chance de voltar. Tudo o que pode ser considerado de alguma forma está localizado em suas imediações.

O horizonte de eventos é uma linha de superfície convencional sob a qual nada (nem gás, nem poeira, nem estrelas, nem luz) pode escapar. E este é o misterioso ponto sem retorno nos buracos negros do Universo.

Embora os buracos negros sejam considerados uma das forças mais destrutivas do espaço, eles também podem abrigar civilizações avançadas semelhantes à nossa, dizem os pesquisadores. Com base nesta teoria radical, podemos concluir que nós também podemos viver no nosso próprio buraco negro. A mesma teoria sugere que se cairmos no buraco negro no centro da Via Láctea, as nossas partículas podem acabar espalhadas por outro universo.

Vários físicos teóricos têm explorado este conceito nos últimos anos, principalmente Nikodem Poplavsky, da Universidade de New Haven. Einstein previu que o centro de um buraco negro é infinitamente denso e pequeno, mas um grupo de jovens cientistas argumenta que o infinito geralmente não é encontrado na natureza. Eles acreditam que, em vez disso, pode haver algo pequeno, mas finito, em seu centro.

De acordo com a teoria do Dr. Poplavsky, no centro do Big Bang havia uma “semente” formada dentro de um buraco negro. Acredita-se que a semente seja triliões de vezes mais pequena do que qualquer partícula que os humanos tenham identificado até à data, de acordo com um relatório de Michael Finkel publicado pela National Geographic.

Esta minúscula partícula foi poderosa o suficiente para causar a produção de todas as outras partículas que atualmente constituem galáxias, sistemas solares, planetas e pessoas. Poplavsky sugere que esta semente surgiu de buracos negros - “fornalhas” superpoderosas do Universo.

O cientista afirma que um buraco negro pode ser uma “porta” entre dois Universos, conduzindo, porém, apenas numa direção. Ele argumenta que se algo cair no buraco negro no centro da Via Láctea, acabará num universo paralelo. Se o nosso universo foi criado a partir de uma “semente” superdensa, a teoria sugere que também podemos estar vivendo num desses buracos negros.

O cosmólogo russo Vyacheslav Dokuchaev argumenta que se a vida pudesse existir dentro de buracos negros supermassivos, então seria aqui que as civilizações mais avançadas do mundo teriam se desenvolvido. Em 2011, o professor Dokuchaev do Instituto de Pesquisa Nuclear de Moscou da Academia Russa de Ciências disse que dados anteriores, combinados com novas pesquisas, levantaram possibilidades intrigantes para certos tipos de buracos negros.