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Buracos negros podem ser janelas para universos paralelos

Baseado em artigo de Zeeya Merali - FQXi - 23/12/2015

Universos seriam bolhas - assim como o nosso inflou, outros teriam inflado por toda parte.
[Imagem: Garriga et al./arXiv:1512.01819v2]

Exouniversos

É difícil dizer qual é o elemento mais interessante de uma nova teoria sobre universos paralelos, o multiverso inflacionário e os buracos negros.

Jaume Garriga (Universidade de Barcelona), Alexander Vilenkin e Jun Zhang (Universidade Tufts) nos brindaram com múltiplas opções.

Talvez o melhor seja a ideia de que os buracos negros escondem universos bebês dentro deles - inflando seus próprios espaços-tempos -, exouniversos estes ligados ao nosso universo por buracos de minhoca.

Ou também pode ser porque, de acordo com os autores, os astrônomos brevemente poderão ser capazes de encontrar provas para confirmar a teoria dos multiversos.

E os autores afirmam ainda ter encontrado as "sementes" que deram origem aos buracos negros supermassivos no centro das galáxias - cuja origem permanece um mistério. Apenas para completar, alguns dos cenários estudados pelo trio lança novas ideias para estudar a matéria escura, os 75% do nosso Universo que parecem estar lá, e cá, mas nunca foram encontrados.

Universos Bolhas

A análise é baseada na teoria da inflação, a ideia de que nosso Universo passou por uma fase de rápida expansão - a inflação - no início de sua história. Esta é uma noção largamente aceita pelos físicos hoje porque serve para resolver uma série de mistérios sobre o estado atual do nosso Universo. Embora a grande "descoberta observacional" sobre a inflação cósmica tenha virado um vexame recentemente, há um bom apoio observacional para essa hipótese nas diferenças de temperatura da radiação cósmica de fundo - ainda que haja explicações alternativas para essas variações.

A teoria dos multiversos ganhou força com um argumento recente que inverte a ideia da inflação cósmica.
[Imagem: Planck Team]

Um pouco mais controversa é a ideia de que a inflação nos obriga a aceitar que vivemos em um multiverso de universos vizinhos com parâmetros físicos muito diferentes daqueles do nosso cosmos. Isto seria uma decorrência, defendem os três físicos, de que seja muito pouco provável que a inflação cósmica tenha sido um evento único. Assim como o pedaço de espaço que hoje chamamos de casa num determinado momento inflou para criar o cosmos que nos admira tanto, outros pedaços vizinhos provavelmente inflaram ao redor, criando universos paralelos nas proximidades, todos crescendo como bolhas umas ao lado das outras.

A ideia dos multiversos tem sido criticada sobretudo porque é difícil de testar observacionalmente. Quase por definição, essas bolhas paralelas de universos são espaços-tempos divorciados do nosso, por isso não podemos interagir com eles diretamente - ou vê-los.

Isto não tem impedido que os cosmólogos apresentem maneiras criativas para tentar detectá-los. Por exemplo, duas bolhas vizinhas poderiam colidir e deixar uma cicatriz no nosso Universo, que nós poderíamos encontrar na radiação cósmica de fundo.

Algumas teorias cosmológicas descartam o Big Bang, defendendo, por exemplo, que o Universo surgiu de uma sopa primordial.
[Imagem: TU Vienna]

Teoria dos Multiversos: dados não confirmam e nem descartam

Buracos Negros Bolhas

Em seu artigo, Garriga, Vilenkin e Zhang investigaram uma outra possível consequência da cosmologia inflacionária que eles defendem - uma consequência que fornece um novo mecanismo para a formação dos maiores buracos negros do nosso Universo.

Há muitos dados sobre buracos negros de massa estelar, que se formaram a partir do colapso de estrelas. Mas há também buracos negros supermassivos, que se acredita existirem no centro das galáxias, que podem ter massas até um bilhão de vezes a do Sol - os astrofísicos não têm a menor ideia de como estes gigantes são formados.

De acordo com o trio, os buracos negros também poderiam ter sido formados por pequenas bolhas de vácuo naquilo que chamamos de universo primordial. Elas teriam se expandido durante a fase inflacionária do nosso Universo conforme o cosmos no qual estavam incluídas foi crescendo ao redor delas.

Pela nova teoria, os buracos negros são janelas para buracos negros em outros universos - dividamente unidos por um buraco de minhoca.
[Imagem: Garriga et al./arXiv:1512.01819v2]

Quando a inflação terminou no nosso cosmos, essas bolhas, dependendo da sua massa, poderiam ter colapsado para uma singularidade (um ponto infinitamente denso que nós acreditamos haver no centro de um buraco negro) ou, se fossem mais pesadas do que uma determinada massa crítica, o interior da bolha iria continuar a inflar para criar um universo bebê inteiramente novo.

Esse universo olharia para nós, do lado de fora, na forma de um buraco negro, e seria conectado ao nosso universo por um buraco de minhoca.

Buracos de minhoca podem unir dois buracos negros

"Notamos que as distribuições da massa dos buracos negros resultantes de paredes de domínio e de bolhas de vácuo devem ser diferentes e podem, em princípio, ser distinguidos observacionalmente," escrevem os três em seu artigo. "Se uma população de buracos negros produzida por bolhas de vácuo ou por paredes de domínio for descoberta, ela poderia ser considerada como evidência para a existência de um multiverso."