Unidades de dobra podem enviar ondas gravitacionais através do universo: WebCuriosos
Os futuros humanos usarão motores de dobra para explorar o cosmos? Não estamos em posição de eliminar a possibilidade. Mas se os nossos descendentes distantes o fizerem, isso não envolverá cristais de dilítioe Sotaques escoceses terá evaporado na história até então.
Os Warp drives têm suas raízes em uma das franquias de ficção científica mais populares de todos os tempos, mas têm uma base científica. Um novo artigo examina a ciência por trás deles e pergunta se uma falha na contenção do motor de dobra emitiria ondas gravitacionais detectáveis.
O artigo é intitulado “O que ninguém viu antes: formas de ondas gravitacionais resultantes do colapso da unidade de dobra.” Os autores são Katy Clough, Tim Dietrich e Sebastian Khan, físicos de instituições do Reino Unido e da Alemanha.
Há espaço para motores de dobra na relatividade geral, e o físico mexicano Miguel Alcubierre descreveu como eles poderiam funcionar teoricamente em 1994. Ele é bem conhecido nos círculos espaciais e da física por seu trabalho. Rua Alcubierre.
Todo mundo sabe que nenhum objeto pode viajar mais rápido que a velocidade da luz. Mas os warp drives podem oferecer uma solução alternativa. Ao distorcer o próprio espaço-tempo, uma espaçonave com motor de dobra não estaria quebrando a regra da velocidade mais rápida que a luz (FTL).
“Apesar de terem origem na ficção científica, os motores de dobra têm uma descrição concreta na relatividade geral, com Alcubierre propondo pela primeira vez uma métrica de espaço-tempo que apoiava viagens mais rápidas que a luz”, afirmam os autores. escrever.
Existem barreiras científicas claras para realmente fazer um motor de dobra. Mas é possível simular como funcionariam e como poderiam ser detectáveis por meio de ondas gravitacionais em caso de falha. Os motores de dobra distorcem o próprio espaço-tempo, assim como as fusões binárias de objetos compactos, como buracos negros e estrelas de nêutrons. É teoricamente possível que eles emitam um sinal de onda gravitacional na mesma linha das fusões.
“Para procurar tais sinais e identificá-los corretamente nos dados medidos, é importante compreender a sua fenomenologia e propriedades”, afirmam os autores. explicar.
Tudo começa com a compreensão de como os motores de dobra podem funcionar e, para isso, temos que nos aprofundar na física.
“A ideia principal por trás de um motor de dobra é que, em vez de exceder a velocidade da luz diretamente em um referencial local, o que violaria a invariância de Lorentz, uma 'bolha de dobra' poderia percorrer distâncias mais rápidas do que a velocidade da luz (medida por alguns distantes). observador) contraindo o espaço-tempo à sua frente e expandindo o espaço-tempo atrás dele”, o artigo estados.
A primeira barreira é que os warp drives exigem uma Condição de Energia Nula (NEC). A física afirma que uma região do espaço não pode ter densidade de energia negativa. Existem soluções teóricas para isso, mas, por enquanto, nenhuma delas é prática.
“Outros problemas com a métrica de warp drive incluem o potencial para curvas fechadas semelhantes ao tempo e, de uma perspectiva mais prática, as dificuldades para aqueles que estão na nave em controlar e desativar a bolha”, os autores. explicar.
Isso porque não haveria como a tripulação enviar sinais para a frente do navio. É difícil que os eventos dentro da bolha influenciem os eventos fora da bolha warp, pois este artigo explica.
“Do ponto de vista de simular dinamicamente o impulso de dobra, o principal desafio é a estabilidade”, afirmam os autores. explicar. As equações mostram que a Unidade Alcubierre pode iniciar uma bolha de dobra usando a Equação de Einstein, mas nenhuma equação conhecida pode sustentá-la.
“Não existe (até onde sabemos) nenhuma equação de estado conhecida que manteria a métrica de warp drive em uma configuração estável ao longo do tempo. Portanto, embora se possa exigir que inicialmente a bolha de warp seja constante, ela evoluirá rapidamente para longe desse estado , e, na maioria dos casos, o fluido de dobra e as deformações do espaço-tempo se dispersarão ou entrarão em colapso em um ponto central.”
Embora a instabilidade seja o principal obstáculo aos warp drives, é também o que poderia torná-los detectáveis. Se um Alcubierre Drive atingir uma velocidade constante, não será detectável. Não gera ondas gravitacionais e não tem massa ADM. ADM significa Arnowitt – Deser – Misner, nomeado em homenagem a três físicos. Deixo para os leitores curiosos lerem mais sobre Massa ADM.
Mas o warp drive só é indetectável se for constante e estável. Uma vez que ele quebra, acelera ou desacelera, pode ser detectável. Em seu trabalho, os autores permitem que a bolha da warp drive entre em colapso.
“Fisicamente, isto pode estar relacionado com um colapso no campo de contenção que a civilização pós-guerra (presumivelmente) usa para apoiar a bolha de guerra contra o colapso”, disseram eles. escrever.
Nas suas formulações, a natureza do navio em si não é importante. Apenas a bolha de dobra e o fluido de dobra em seu interior são significativos.
Os pesquisadores simularam o colapso da bolha de dobra. Eles descobriram que o colapso gerou ondas gravitacionais com características diferentes daquelas geradas pelas fusões.
“O sinal vem como um burst, inicialmente sem conteúdo de onda gravitacional, seguido por um período oscilatório com frequência característica de ordem 1/[R],” eles escrever. “No geral, o sinal é muito distinto das típicas coalescências binárias compactas observadas por detectores de ondas gravitacionais e mais semelhante a eventos como o colapso de uma estrela de nêutrons instável ou a colisão frontal de dois buracos negros.”
Os autores apontam que, embora o motor de dobra crie um sinal GW, ele está fora da faixa de frequência dos nossos atuais detectores terrestres.
“Foram feitas propostas para detectores de frequência mais alta, portanto, no futuro, será possível estabelecer limites para a existência de tais sinais”, eles escrever. A própria nave também poderia enviar algum tipo de sinal multimensageiro, mas é difícil saber como a matéria da nave interagiria com a matéria normal.
“Como não sabemos o tipo de matéria usada para construir a nave de dobra, não sabemos se ela interagiria (além da gravidade) com a matéria normal à medida que se propaga pelo Universo”, disseram os pesquisadores. explicar.
Este é um experimento mental divertido. É possível que algum tipo de solução alternativa para viagens FTL exista um dia em um futuro distante. Se isso acontecer, pode estar relacionado a uma melhor compreensão da matéria escura e da energia escura. Se existir alguma ETI, ela poderá estar em posição de explorar conhecimentos fundamentais do Universo que ainda não possuímos.
Se descobrirem como construir e usar um motor de dobra, mesmo com todas as suas aparentes impossibilidades, as suas atividades poderão criar ondas gravitacionais que os nossos futuros observatórios poderão detectar, mesmo noutras galáxias. Mas, por enquanto, é tudo teórico.
“Advertimos que as formas de onda obtidas provavelmente serão altamente específicas para o modelo empregado, que apresenta vários problemas teóricos conhecidos, conforme discutido na Introdução”, disseram os autores. escrever em sua conclusão. “Seria necessário mais trabalho para compreender o quão genéricas são as assinaturas e caracterizar adequadamente a sua detectabilidade”.
Sem dúvida, alguns físicos curiosos continuarão a trabalhar nisso.
Este artigo foi publicado originalmente por Universo hoje. Leia o artigo original.