Uma nova investigação sugere que objetos extremos conhecidos como “kugelblitze” – buracos negros feitos apenas de luz – são impossíveis no nosso Universo, o que representa um desafio. Teoria da relatividade geral de EinsteinEsta descoberta impõe grandes restrições aos modelos cosmológicos e mostra como Mecânica quântica A teoria da relatividade geral pode ser reconciliada com a teoria geral da física para abordar questões científicas complexas.
buracos negros — objetos massivos com uma gravidade tão forte que nem mesmo a luz consegue escapar ao seu alcance — estão entre os objetos mais interessantes e estranhos do universo. Geralmente formam-se a partir do colapso de estrelas massivas no final dos seus ciclos de vida, quando a pressão gerada pelas reações termonucleares nos seus núcleos não consegue contrariar a força da gravidade. gravidade.
No entanto, existem hipóteses mais exóticas sobre a formação de buracos negros. Uma dessas teorias envolve a origem de “kugelblitz”, uma palavra alemã que significa “relâmpago esférico”. (O plural é “kugelblitz”).
“Kogelblitz é um buraco negro hipotético que, em vez de se formar a partir do colapso da ‘matéria comum’ (cujos principais componentes são prótons, nêutrons e elétrons), se forma a partir da concentração de grandes quantidades de radiação eletromagnética, como a luz”, disse um coautor do estudo. José Polo GomezO físico da Universidade de Waterloo e do Instituto Perimeter de Física Teórica do Canadá disse ao Live Science por e-mail:
“Embora a luz não tenha massa, ela carrega energia”, disse Polo Gomez, acrescentando que, de acordo com a teoria da relatividade geral de Einstein, a energia é responsável por criar curvaturas no espaço-tempo que desencadeiam a atração gravitacional. “Por esta razão, é possível, em princípio, que a luz forme buracos negros – se focarmos uma quantidade suficiente dela num volume suficientemente pequeno”, acrescentou.
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Esses princípios permanecem verdadeiros na relatividade geral clássica, que não leva em consideração os fenômenos quânticos. Para explorar o impacto potencial dos efeitos quânticos na formação de Kugelblitz, Polo-Gomez e seus colegas examinaram o efeito do efeito Schwinger.
“Quando há energia eletromagnética incrivelmente intensa – por exemplo, devido a enormes concentrações de luz – uma parte dessa energia é convertida em matéria na forma de pares elétron-pósitron”, diz o principal autor do estudo. Álvaro Álvarez Dominguez “Este é um efeito quântico chamado efeito Schwinger. Também é conhecido como polarização de vácuo”, disse um pesquisador do Instituto de Física de Partículas e do Universo (IPARCOS) da Universidade Complutense de Madrid por e-mail.
Incluindo Estádioque foi aceito para publicação na revista Cartas de revisão de materiais Mas este estudo ainda não foi publicado. A equipe calculou a taxa na qual os pares elétron-pósitron produzidos em um campo eletromagnético esgotam a energia. Se esta taxa exceder a taxa de renovação da energia do campo eletromagnético em uma determinada área, o Kugelblitz não se formará.
A equipe descobriu que mesmo nas condições mais extremas, a luz pura não consegue atingir o limite de energia necessário para formar um buraco negro.
“O que provamos é que é impossível formar kugelblitzes focando a luz, seja artificialmente em laboratório ou em cenários astrofísicos de ocorrência natural”, disse um dos autores do estudo. Luís J. Meu vizinhoComo disse um pesquisador do IPARCOS à WordsSideKick.com: “Por exemplo, mesmo que usemos os métodos mais intensivos, Laser Na Terra, estaríamos a 50 ordens de magnitude da densidade necessária para criar o Kugelblitz.
Esta descoberta tem profundas implicações teóricas, uma vez que restringe significativamente modelos astrofísicos e cosmológicos previamente estudados que postulam a existência de Kugelblitzie. Também frustra qualquer esperança de estudar experimentalmente buracos negros em laboratório, criando-os através de radiação eletromagnética.
No entanto, o resultado positivo do estudo mostra que os efeitos quânticos podem ser incorporados de forma eficiente em problemas relacionados com a gravidade, fornecendo assim respostas claras a questões científicas reais.
“Do ponto de vista teórico, este trabalho mostra como os efeitos quânticos podem desempenhar um papel importante na compreensão dos mecanismos de formação e aparecimento de objetos astrofísicos”, disse Polo Gomez.
Com base nos seus resultados, os investigadores planeiam explorar ainda mais o impacto dos efeitos quânticos em vários fenómenos gravitacionais, o que tem importância prática e fundamental.
“Vários de nós dissemos que estávamos muito interessados em estudar mais a fundo as propriedades gravitacionais da matéria quântica, especialmente em cenários onde a matéria quântica viola as condições clássicas de energia.” Eduardo Martins Martinez“Em princípio, este tipo de matéria quântica poderia dar origem a espaços-tempos estranhos, levando a efeitos como a gravidade repulsiva ou produzindo soluções estranhas.” Como um warp drive de Alcubierre “Ou buracos de minhoca atravessáveis.”
