O que aconteceria se uma nave espacial Warp Drive voasse para um buraco negro? : Alerta Ciência

Os warp drives têm uma longa história de inexistência, apesar de sua presença onipresente na ficção científica.

O escritor John Campbell introduziu a ideia pela primeira vez em um romance de ficção científica chamado Ilhas do Espaço. Hoje em dia, graças especialmente a Star Trek, o termo é muito familiar.

É quase uma referência genérica para viagens superliminares através do hiperespaço. Se algum dia existirá ou não o warp drive é um problema de física que os pesquisadores ainda estão tentando resolver, mas, por enquanto, é teórico.

Recentemente, dois pesquisadores analisaram o que aconteceria se uma nave com motor de dobra tentasse entrar em um buraco negro. O resultado é um experimento mental interessante. Pode não levar a motores de dobra do tamanho de naves estelares, mas pode permitir que os cientistas criem versões menores algum dia.

Remo Garattini e Kirill Zatrimaylov teorizado que tal impulso poderia sobreviver dentro do chamado buraco negro de Schwarzschild. Isso desde que a nave cruze o horizonte de eventos a uma velocidade inferior à da luz.

Teoricamente, o campo gravitacional do buraco negro diminuiria a quantidade de energia negativa necessária para manter o impulso funcionando. Se isso acontecesse, o navio poderia passar e de alguma forma usá-lo para chegar a outro lugar sem ser esmagado.

Além disso, a matemática por trás desta ideia aponta o caminho para a possível criação de mini-drives de dobra em laboratório.

O que é um Warp Drive?

Os cientistas poderiam construir um micro ou mini-warp drive em laboratório? Boas perguntas. Para entender o trabalho da equipe, vejamos os principais atores desta pesquisa: motores de dobra e buracos negros.

A ideia é inspirada no fato de que nada pode ir mais rápido que a velocidade da luz. Dadas as distâncias no espaço, viajar até a estrela mais próxima levaria anos (se pudéssemos ir na velocidade da luz). Atravessar uma galáxia ou ir até galáxias mais distantes levaria anos e muitas vidas. Então, se você quer ser uma espécie que viaja pelo espaço, você deve viajar mais rápido que a luz (FTL).

Como você faria isso? É aqui que entram os warp drives. Teoricamente, eles permitem que você coloque sua nave espacial dentro de uma bolha que pode deslizar pelo espaço em velocidades FTL.

É assim que as naves estelares de Star Trek (e de outras histórias de ficção científica) atravessam grandes distâncias tão rapidamente. As naves de Star Trek usam uma fonte de energia em um “núcleo de dobra” para alimentar geradores de campo de dobra. Eles criam a bolha de dobra no subespaço. O navio usa isso para ir aonde a tripulação precisa estar.

Os físicos gostam de Warp Drives?

Esse motor de dobra é uma ideia tentadora, com muitas ressalvas. Por exemplo, gerar um campo de dobra requer uma quantidade absurda de energia. Alguns físicos sugerem que seria necessária mais energia do que somos capazes de gerar. Criar essa energia exigiria enormes quantidades de matéria exótica – algo como “unobtanium”. Então, isso é um problema aí.

Outros dizem que a criação de tal impulso vai contra a nossa compreensão atual da física do espaço-tempo. No entanto, isso não impediu ninguém de especular sobre maneiras de fazer isso acontecer.

Por exemplo, o físico mexicano Miguel Alcubierre tive uma ideia para tal passeio em 1994. Ele sugeriu que poderia criar uma bolha que deslocaria o espaço ao redor de um objeto. Ele continuou sua pesquisa sobre uma nave que poderia chegar a algum lugar mais rápido que a luz.

No entanto, ele e outros ainda apontam vários problemas tanto na criação quanto na manutenção de um motor de dobra. Isso inclui a ideia de que tal impulso se isola efetivamente do resto do Universo. Entre outras coisas, significa que a nave não consegue controlar o impulso que a faz avançar. Portanto, ainda existem alguns bugs para resolver.

Sobre buracos negros

Estamos mais familiarizados com os buracos negros em termos de massa estelar e supermassiva. Eles também possuem discos de acreção que transportam material para o buraco negro.

Por exemplo, o buraco negro supermassivo central denominado Sagitário A* na nossa galáxia, a Via Láctea, engole material periodicamente. Então, ele emite um arroto de radiação. Outras galáxias mais ativas enviam jatos de material emitidos à medida que o buraco negro supermassivo central se alimenta continuamente.

Um buraco negro é uma concentração de massa com gravidade tão forte que nada, nem mesmo a luz, consegue escapar. Em seu estudo sobre buracos negros e motores de dobra, os autores usaram buracos negros de Schwarzschild.

Esses chamados buracos negros “estáticos” simples curvam o espaço-tempo, não têm carga elétrica e não giram. Essencialmente, são boas aproximações para explorações matemáticas das características de objetos em rotação lenta no espaço.

Quando uma nave com Warp Drive atravessa um buraco negro

O buraco negro de Schwarzchild é o buraco negro “perfeito” para usar nesta exploração teórica de um motor de dobra que atravessa o horizonte de eventos. Para descobrir o cenário, Garattini e Zatrimalov decidiram combinar matematicamente as equações que descrevem o buraco negro e as que descrevem o motor de dobra.

Entre outras coisas, eles descobriram que é possível “incorporar” o motor de dobra na região externa do buraco negro. A bolha de dobra em si é muito menor que o buraco negro e precisa se mover em direção a ele. A gravidade do buraco negro afeta as condições de energia necessárias para criar e sustentar o impulso de dobra.

Isso significa que você pode, teoricamente, diminuir a quantidade de energia negativa necessária para sustentar a bolha de dobra. Além disso, os investigadores sugerem que se a bolha de dobra se mover a uma velocidade inferior à da luz, ela apaga efectivamente o horizonte do buraco negro.

A equipe de pesquisa também descreveu a ideia de que tal ocorrência poderia evocar a conversão de partículas virtuais em reais em um campo elétrico. Nesse caso, isso poderia levar à criação de mini-warp drives em laboratório.

Mudando um pouco o buraco negro

Curiosamente, a equipe também sugere que, se a bolha de dobra estiver se movendo lentamente e for muito menor que o horizonte do buraco negro, isso poderá aumentar a entropia do buraco negro. No entanto, como afirmam nos seus argumentos finais, “há potenciais questões problemáticas noutras situações físicas: nomeadamente, quando o impulso de dobra é completamente absorvido pelo buraco negro, pode diminuir a sua massa e, portanto, a sua entropia.

Da mesma forma, quando há uma bolha de dobra maior passando por um buraco negro, isso produziria um efeito de “proteção” e eliminaria de fato o horizonte, tornando impossível definir a entropia do buraco negro no sentido Hawking. Se os motores de dobra são possíveis na natureza, estas questões indicam que ainda não os compreendemos do ponto de vista termodinâmico.”

A tecnologia Warp Drive ainda está para ser vista

Assim, embora esta investigação possa revelar-se valiosa em termos teóricos e levar à produção laboratorial de miniburacos negros, muitas questões permanecem.

Talvez no futuro, quando entendermos a mecânica quântica por trás desses dois objetos, possamos achar a tecnologia de dobra um golpe certeiro. Se assim for, então, à medida que as naves viajam através de buracos negros, poderemos enfrentar um momento estranho.

Por exemplo, os sinais de dentro de um buraco negro poderiam ser transmitidos por uma bolha de dobra que se funde a partir da singularidade. Isso nos permitiria enviar imagens ou gravações de como é o horizonte de eventos – algo que ninguém sabe hoje.

Há também uma chance de que esses temíveis buracos negros tornem o motor de dobra menos difícil de alcançar, uma vez que não precisarão de tanta fonte de material exótico de “energia negativa”.

Este artigo foi publicado originalmente por Universo hoje. Leia o artigo original.