Buracos de minhoca - portais bocejantes que poderiam, teoricamente, conectar pontos distantes no espaço-tempo - são geralmente ilustrados como poços de gravidade abertos ligados por um túnel estreito.
Mas sua forma precisa é desconhecida.
Agora, no entanto, um físico na Rússia inventou um método para medir a forma de buracos de minhoca simétricos - embora eles não tenham sido provados que existem - com base na maneira como os objetos podem afetar a luz e a gravidade.
Em teoria, buracos de minhoca atravessáveis, ou portais quadridimensionais através do espaço-tempo, podem funcionar da seguinte maneira: em uma extremidade, a atração irresistível de um buraco negro sugaria matéria para um túnel conectado na outra extremidade a um "buraco branco", ", que cuspiriam matéria em um local distante do ponto de origem do material no espaço e no tempo, de acordo com o site irmão da Live Science, Space.com. Embora os cientistas tenham observado evidências de buracos negros no universo, nunca foram encontrados buracos brancos.
Buracos de minhoca (e a possibilidade de viagens interestelares que eles sugerem) permanecem, portanto, não comprovados, embora a teoria da relatividade geral de Albert Einstein deixe espaço para a existência dos objetos.
No entanto, mesmo que os buracos de minhoca possam ou não existir, os cientistas sabem muito sobre o comportamento da luz e das ondas gravitacionais. As últimas são as ondulações no espaço-tempo que giram em torno de objetos maciços como buracos negros.
Uma propriedade de buraco de minhoca que pode ser observada, embora indiretamente, é um desvio para a luz vermelha perto do objeto, disse o novo estudo. (Redshifting é uma diminuição na frequência dos comprimentos de onda da luz à medida que eles se afastam de um objeto, resultando em uma mudança para a parte vermelha do espectro.)
Se você sabe como a luz ao redor de um buraco de minhoca em potencial é desviada para vermelho, você pode usar as frequências das ondas gravitacionais, ou com que frequência elas oscilam, para prever a forma simétrica do buraco de minhoca, disse o autor do estudo Roman Konoplya. Ele é professor associado do Instituto de Gravitação e Cosmologia da Universidade da Amizade dos Povos da Rússia (RUDN).
Normalmente, os pesquisadores trabalham ao contrário, olhando para a geometria de formas conhecidas para calcular como a luz e a gravidade se comportam, Konoplya disse à Live Science em um e-mail.
Existem alguns métodos para verificar o desvio para o vermelho perto de um buraco de minhoca em potencial, disse Konoplya. Alguém usaria lentes gravitacionais ou a curvatura dos raios de luz quando eles passam por objetos maciços - como, possivelmente, buracos de minhoca. Essa lente seria medida em seus efeitos na luz fraca vinda de estrelas distantes (ou na luz brilhante de uma estrela próxima "se tivermos muita, muita sorte", disse Konoplya). Outro método mede a radiação eletromagnética perto do buraco de minhoca, pois atrai mais matéria, explicou.
Pense na equação da seguinte maneira: se você tocar um tambor, o comportamento das ondas sonoras produzidas pela vibração da pele esticada pode revelar a forma do tambor, disse ao Live Jolyon Bloomfield, professor do departamento de física do Instituto de Tecnologia de Massachusetts. Ciência.
"Todas as diferentes frequências - isso mostra os diferentes modos vibratórios dessa pele esticada", disse Bloomfield. Enquanto isso, os picos e vales dessas vibrações diminuem gradualmente com o tempo, o que mostra como os modos são "amortecidos". Essas duas informações juntas podem ajudar a definir a forma do tambor, disse Bloomfield.
"O que este artigo está fazendo é o mesmo para um buraco de minhoca. Se conseguirmos 'ouvir' as frequências decadentes de oscilação de um buraco de minhoca com precisão suficiente, podemos inferir a forma do buraco de minhoca pelo espectro do buraco de minhoca. freqüências e quão rápido eles decaem ", explicou.
Em sua equação, Konoplya pegou os valores do desvio para o vermelho de um buraco de minhoca e incorporou a mecânica quântica, ou a física de pequenas partículas subatômicas, para estimar como as ondulações gravitacionais no espaço-tempo afetariam as ondas eletromagnéticas do buraco de minhoca. A partir daí, ele construiu uma equação para calcular a forma geométrica e a massa de um buraco de minhoca, ele relatou no estudo.
A tecnologia para medir ondas gravitacionais existe apenas desde 2015, com a introdução do Observatório de Ondas Gravitacionais com Interferômetro a Laser (LIGO). Agora, os pesquisadores procuram ajustar as medidas do LIGO, já que dados melhores podem ajudar os cientistas a finalmente determinar se existe matéria exótica no universo - matéria feita de blocos de construção, diferentemente das partículas atômicas normais. Esse material pode suportar objetos como buracos de minhoca, disse Bloomfield à Live Science.
Por enquanto, pelo menos, os buracos de minhoca são apenas teóricos, então a equação de Konoplya não representa nenhuma medida real do mundo real, ele escreveu no email. E detectores como o LIGO medem apenas uma frequência de ondas gravitacionais, enquanto você precisaria de várias frequências para prever a forma de um buraco de minhoca, disse Konoplya.
"A partir de dados tão pobres, é impossível extrair informações suficientes para uma coisa tão complexa como a geometria de um objeto compacto", escreveu Konoplya no email.
Estudos futuros podem fornecer uma visão ainda mais detalhada da forma e propriedades de um buraco de minhoca, disse Konoplya.
"Nossos resultados também podem ser aplicados em buracos de minhoca rotativos, desde que simétricos o suficiente", acrescentou.
Os resultados foram publicados on-line em 10 de setembro na revista Physics Letters B.
