Uma nova teoria da física sugere que os buracos negros são a chave para os ciclos de expansão e contração do universo

O universo está se expandindo. Ninguém com experiência em astronomia ou física discorda desse fato.

Da mesma forma, ninguém realmente discorda que em algum ponto bilhões de anos no futuro, o universo se expandirá até aqui– Ficar sem energia para uma maior expansão. Neste ponto, algo tem que mudar. É aqui que começa a polêmica.

Há novas rugas nesse argumento cosmológico, e ele é confuso. de acordo com Novo estudo Dos cosmólogos Daniela Pérez e Gustavo Romero, ambos do Instituto Argentino de Raios-X, o universo vem se expandindo e se contraindo repetidamente, e os grandes buracos negros são algumas das únicas coisas que sobreviveram a esses intermináveis ​​ciclos de destruição e renovação. Esses ciclos fazem parte do que os cosmólogos chamam de um potencial “salto cósmico”.

O modelo matemático de um buraco negro teórico é o foco do estudo de Perez e Romero, revisado por pares, que foi publicado no mês passado na revista científica. revisão física d.

“Nosso principal resultado é que a solução representa um buraco negro dinâmico presente em todos os períodos do modelo de regressão cosmológica”, escreveram.

Em outras palavras, o buraco negro de Perez e Romero sobreviveu mesmo quando tudo ao seu redor foi exterminado quando o universo entrou em colapso a caminho de uma recuperação final.

É uma descoberta convincente. A questão do papel de um buraco negro no universo em recuperação é “claramente intrigante”, disse Leandros Perivolaropoulos, físico da Universidade de Ioannina, na Grécia, que não esteve envolvido no estudo, ao The Daily Beast, “e este artigo pode ser visto como uma tentativa inicial de abordá-lo.” .

Mas cuidado: há muitas suposições feitas no argumento de Perez e Romero. É possível que, no momento em que o universo salta da contração para a expansão, todas as regras que orientam nossa compreensão da física vão por água abaixo. Talvez estejamos tentando entender o insondável.

“A própria relatividade geral se decompõe tanto na singularidade do buraco negro quanto na singularidade do salto”, disse Perivolaropoulos. “Portanto, qualquer conclusão baseada nisso não pode ser levada a sério.”

Em outras palavras, no momento em que o universo colapsa ao seu menor tamanho, pouco antes do salto, a gravidade deixará de funcionar normalmente. Isso é o que queremos dizer com singularidade: uma exceção às leis da física. Não temos ideia de como um buraco negro se comportará quando as regras não estiverem em vigor.

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Perivolaropoulos acrescentou que os métodos de Perez e Romero “têm um grande potencial de melhoria, para dizer o mínimo”.

A própria relatividade geral se decompõe tanto na singularidade do buraco negro quanto na singularidade do recuo. Portanto, qualquer conclusão baseada nele não pode ser levada a sério.

Leandros Perivolaropoulos, Universidade de Ioannina

Para ser claro, a ideia básica de que o universo está se expandindo e contraindo repetidamente não é nova. A regressão cósmica é uma das várias teorias principais entre os cosmólogos que estudam a origem e o destino do universo.

De fato, pelo menos uma equipe de cientistas acredita que nosso universo de 13,7 bilhões de anos está no final de sua última fase de expansão e Você pode começar a contratar novamente Em cerca de cem milhões de anos, está a caminho de um novo salto em alguns bilhões ou dezenas de bilhões de anos.

Teorias alternativas das maneiras pelas quais o universo pode terminar incluem o universo desacelerando e congelando, colapsando sobre si mesmo ou girando em infinitos universos de bolso fragmentados. Em meio a todas as opções, fica claro por que o salto cósmico está atraindo tanta atenção. É uma maneira elegante de explicar algumas das coisas estranhas que vemos ao nosso redor no espaço.

Primeiro, pode ajudar a explicar por que existem pedaços tão estranhos e dispersos de coisas em um universo que é quase uniformemente vazio. Galáxias. estrelas. planetas. Pessoas. As irregularidades no espaço são um subproduto da expansão e contração infinitas.

Bounce também pode fazer sentido para os maiores buracos negros. Especificamente, a diversidade “enorme” que é bilhões de vezes maior que o nosso Sol e que exerce uma força gravitacional tão forte no espaço ao seu redor que nem mesmo a luz pode escapar.

Até agora, detectamos dois desses buracos negros maciços usando um novo conjunto global de radiotelescópios chamado telescópio horizonte de eventos. um observado No centro da nossa galáxia, a Via Láctea. era o outro Visto no coração de Messier 87uma galáxia a 54 milhões de anos-luz de distância.

Um buraco negro contém a coisa mais próxima de uma singularidade – uma exceção às regras aceitas da física – que podemos observar diretamente com nossos telescópios. No coração de um buraco negro escuro incrivelmente denso, nossa compreensão do universo está desmoronando. Como disse Perivolaropoulos.

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Há algo especial em algo tão grande e intenso. Isso é algo especial que pode ajudar os maiores buracos negros a sobreviver toda vez que o universo se recupera e todo o resto é comprimido em uma espécie de massa macia de matéria e energia.

Sua sobrevivência pode ser a chave. Talvez, apenas talvez, não seja por acaso que os buracos negros perduram e mantêm sua estranheza única, quando tudo ao seu redor se reduz à homogeneidade. Buracos negros podem ser uma das razões pelas quais o universo pode se recuperar De volta Depois ele se contrai uma vez a cada 30 bilhões de anos ou mais.

De acordo com Perez e Romero, há razões para acreditar que grandes buracos negros, ainda intactos após o salto cósmico, ajudam o universo a se reconstruir devolvendo material ao espaço e misturando matéria recém-expandida com sua energia.

“Se os buracos negros passarem pelo salto, eles podem causar distúrbios que levariam à formação de estruturas e à formação inicial de uma galáxia em expansão”, escreveram eles. Os buracos negros podem atuar como motores de criação ou reconfiguração, se você quiser – ajudando a formar galáxias, estrelas e planetas em uma galáxia em recuperação.

Os buracos negros podem ser uma das razões pelas quais o universo é capaz de se recuperar depois de se contrair uma vez a cada 30 bilhões de anos ou mais.

É uma ideia atraente. Especialmente à luz de outra teoria que ganhou credibilidade (em paralelo com a ideia de salto cósmico) de que existem buracos negros supermassivos no centro de todas as galáxias. Ainda não encontramos todos.

Para ser justo, Perez e Romero não são os primeiros cosmólogos a explorar a relação entre o universo saltitante e os buracos negros supermassivos. Bernard Carr e Timothy Clifton da Queen Mary University of London, juntamente com Alan Cooley da Dalhousie University no Canadá, Foi escrito sobre Os buracos negros sobreviveram ao salto cósmico há anos. “A matemática que fizemos sugere que é possível”, disse Cooley ao The Daily Beast.

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A diferença é que, no modelo de Cooley e colegas, os buracos negros estão embutidos na estrutura circundante de um universo em contração, em vez de contidos nele. Isso tornaria mais fácil para os buracos negros resistirem mesmo quando as coisas dentro da estrutura do universo colapsassem sobre si mesmas.

No pensamento de Perez e Romero, os buracos negros são assim lado de dentro a estrutura. “Eles estão olhando para um modelo ligeiramente diferente”, disse Cooley. Neste conceito de um universo em recuperação, os buracos negros são muito mais difíceis do que qualquer um havia imaginado anteriormente – e talvez ainda mais importantes para a nova expansão do universo.

Se há um risco no canto da cosmologia que Perez e Romero compartilham com Cooley e co-autores, os dados concretos sobre universos em recuperação e buracos negros supermassivos são bastante fracos. Nossas sondas espaciais são poucas e distantes entre si. Só podemos ver até agora com telescópios antigos.

Para obter um melhor tratamento do potencial salto cósmico assistido por buracos negros, precisamos encontrar mais buracos negros. Especialmente os grandes nos centros das galáxias. Também precisamos de melhores medições da radiação de fundo do universo. Uma leitura precisa da radiação pode indicar ciclos de expansão e contração.

A boa notícia é que essas observações podem ser possíveis em breve. o novo matriz BICEP, um grupo de quatro radiotelescópios em construção no Pólo Sul, poderá nos dar boas leituras de radiação a partir dos próximos anos. E podemos esperar mais imagens (e até alguns filmes) de grandes buracos negros do Event Horizon Telescope.

Se cosmólogos como Perez, Romero e Cooley começarem a encontrar buracos negros em todos os lugares, além de registrar os padrões de radiação reveladores do universo saltitante, talvez precisemos começar a fazer as pazes com a ideia de que tudo o que podemos ver e imaginar é muito menos único do que pensávamos anteriormente.

Na verdade, podemos estar vivendo na terceira, centena ou milésima versão do universo após repetidos saltos, cada um alimentado em parte por buracos negros cada vez maiores.

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