Novas pesquisas vão “corajosamente” aonde os físicos nunca foram antes, sugerindo o que acontecerá com o espaço em torno de uma unidade de dobra fracassada.
Os fãs de ficção científica estão bem cientes do conceito de “warp drive”, um dispositivo que permite que naves espaciais viajem a velocidades superiores à da luz, ou as chamadas velocidades “hiperópticas”. Esses dispositivos são geralmente descritos como capazes de manipular a própria estrutura do tempo e do espaço, ou espaço-tempo. No entanto, mesmo os fãs mais fervorosos da ficção científica podem ficar surpresos ao saber que também existem algumas reflexões teóricas sobre os motores de dobra na ciência real. O exemplo mais famoso disso é o “motor de torção” inventado pelo físico mexicano Miguel Alcubierre.
Além disso, uma equipe da Universidade Queen Mary de Londres, da Universidade de Cardiff, da Universidade de Potsdam e do Instituto Max Planck de Física Gravitacional descobriu que, se as espaçonaves estiverem realmente usando motores de deformação mais rápidos que a luz, poderíamos detectá-los através de minúsculos ondulações no espaço-tempo chamadas “ondas gravitacionais” que surgiriam se esses motores entrassem em colapso.
“Embora os motores de torção sejam puramente teóricos, eles têm uma descrição bem definida na teoria da relatividade geral de Einstein, então as simulações numéricas nos permitem explorar o efeito que podem ter”, disse a líder da equipe Katie Clow, da Universidade Queen Mary de Londres, em um comunicado. . no espaço-tempo na forma de ondas gravitacionais.
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Ficção científica versus fato científico
Os motores de flexão na ficção científica e na ciência real geralmente têm suas raízes na teoria da gravidade de Albert Einstein, conhecida como relatividade geral. A relatividade geral, introduzida em 1915, sugere que objetos com massa fazem com que a estrutura quadridimensional do espaço-tempo se curve. Os efeitos gravitacionais que experimentamos surgem dessa curvatura.
Quanto maior a massa de um objeto, maior será a curvatura do espaço que ele gera e, portanto, maior será o seu efeito gravitacional. A luz e outros objetos com massa são forçados a viajar pela complexa curvatura do espaço.
A relatividade geral também sugere que quando os objetos aceleram, eles fazem com que o espaço-tempo “ressoe” com as ondas gravitacionais. No entanto, objetos em escala planetária, como um carro em aceleração, têm massa muito pequena para criar grandes ondas gravitacionais. No entanto, objetos massivos como buracos negros e estrelas de nêutrons que orbitam entre si em binários e eventualmente colidem criam ondas gravitacionais que podem ser detectadas aqui na Terra.
Klug e os seus colegas salientam que os motores de dobra também podem emitir ondas gravitacionais, especialmente se falharem.
Além disso, Einstein baseou a relatividade geral em sua teoria da relatividade especial de 1905; A base da relatividade especial é que nada com massa pode se mover mais rápido que a velocidade da luz.
Isto significa que os escritores de ficção científica devem introduzir circunstâncias que permitam que esta regra seja quebrada, ou pelo menos ligeiramente distorcida, para poder considerar viagens mais rápidas que a luz. Nos quadrinhos da DC, por exemplo, existe um campo amplo fora do espaço-tempo chamado Speed Force, que dá a Wally West, ou Flash, a energia necessária para ultrapassar a Luz (e o Superman, se você me perguntar).
Em Star Trek, matéria exótica de massa negativa permite que a USS Enterprise viaje em velocidades mais rápidas que a da luz ou “velocidades de dobra”, gerando uma bolha de dobra ao redor da nave na qual o espaço-tempo é curvado e comprimido na frente da nave e esticado atrás dele. Isso significa que a USS Enterprise dobra e distorce o próprio espaço-tempo e, portanto, não quebra as regras da relatividade especial de Einstein, ao contrário do Flash e sua Speed Force.
Esta equipa analisou o que aconteceria se uma bolha de dobra como a usada em Star Trek colapsasse ou se este conceito hipotético não conseguisse contê-la. Para fazer isso, começaram criando uma simulação digital do espaço-tempo.
Os pesquisadores descobriram que tal evento geraria uma explosão de ondas gravitacionais com uma frequência mais alta do que o “chilrear” das ondulações espaço-temporais que surgem quando buracos negros binários ou estrelas de nêutrons colidem e se fundem.
Assim como alguma luz tem frequência muito alta para ser vista pelos nossos olhos, essas explosões de ondas gravitacionais de alta frequência estariam além da capacidade de detecção de interferômetros como o Observatório de Ondas Gravitacionais por Interferômetro a Laser (LIGO).
No entanto, futuros detectores de ondas gravitacionais poderão detectá-las.
“Em nosso estudo, a forma inicial do espaço-tempo era a bolha de curvatura descrita por Alcubierre”, disse o membro da equipe Sebastian Khan, da Universidade de Cardiff. “Embora tenhamos conseguido provar que é, em princípio, possível encontrar um sinal observável com detectores futuros. isso “não é suficiente para impulsionar o desenvolvimento futuro de hardware, dada a natureza especulativa do trabalho.”
A equipe também descobriu que um colapso da unidade de dobra emitiria ondas alternadas de “matéria energética negativa” e depois ondas de energia positivas. Se estas ondas interagissem com matéria comum e não exótica, isso daria aos cientistas outra forma de procurar motores de dobra falhados.
A equipe pretende agora investigar como o sinal das ondas gravitacionais muda ao considerar outros modelos de motores de curvatura e as consequências do colapso que ocorre durante viagens em velocidades superiores à velocidade da luz.
Claro, tudo isso é apenas especulação, embora justificada e matematicamente sólida, uma vez que não há nenhuma evidência real de que possam existir motores de dobra. Mas isto não significa que estes resultados não tenham aplicações.
“Para mim, o aspecto mais importante do estudo é a novidade da modelagem precisa da dinâmica espaço-tempo de energia negativa e a possibilidade de estender as técnicas a situações físicas que podem nos ajudar a entender melhor a evolução e origem do nosso universo,” membro da equipe, Tim Dietrich, do Instituto Max Planck de Física Gravitacional, disse no comunicado “.
A pesquisa da equipe foi publicada em Revista Aberta de Astrofísica.
