Futuro cronológico para o ponto pO comportamento de pequenas perturbações dos campos gravitacionais e eletromagnéticos dentro de um buraco negro é um assunto de longa data de pesquisa na Teoria Geral da Relatividade (GR). Precisamos saber com muita precisão como esses distúrbios decaem para avançar nossa compreensão da natureza da gravidade, desde a interpretação dos dados das ondas gravitacionais registradas até questões mais fundamentais, como o caráter determinístico da GR.
O surgimento do
horizonte de Cauchy em aplicações astrofísicas dos cálculos de Einstein sinaliza uma possível violação do determinismo no âmbito da GR. Como você sabe, o horizonte de Cauchy limita a "região de previsibilidade": para o horizonte de Cauchy, previsões inequívocas nem na teoria clássica nem na teoria quântica são possíveis, pois parte da informação necessária vem de outras áreas do espaço-tempo que não se cruzam com a superfície parcial inicial de Cauchy.
Em outras palavras, não podemos mais prever o futuro do observador que cruza o horizonte de Cauchy com base nas condições iniciais antes da interseção do horizonte e nas equações de Einstein. No entanto, no contexto do espaço-tempo de um buraco negro (BH), pode-se esperar que as perturbações da região externa sejam infinitamente amplificadas, transformando o horizonte de Cauchy do interior em uma singularidade (limite final), além do qual as equações de campo não fazem mais sentido. Tal suposição é substanciada na hipótese de Penrose sobre o
princípio da "censura cósmica" .
Penrose formulou o princípio da seguinte maneira: "A natureza é abundante na singularidade nua". Isso significa que as singularidades do espaço-tempo aparecem em lugares que, como as regiões internas dos buracos negros, estão escondidos dos observadores.
Um grupo de matemáticos da Universidade da Califórnia em Berkeley, o Instituto Perimeter de Física Teórica (Canadá), o Instituto de Física Teórica e o Center for Extreme Matter and Phenomena Emergent da University of Utrecht (Holanda) publicaram um
artigo científico explicando que o princípio da “censura espacial” está diretamente relacionado com a força com que a fronteira externa do horizonte de Cauchy suprime perturbações dos campos gravitacionais e eletromagnéticos. Uma análise da natureza dessa atenuação torna possível assumir o que está acontecendo na fronteira interna do horizonte de Cauchy, onde a singularidade aparece - e o que isso significa para o viajante que chega lá.
Especificamente, os cientistas estudaram campos escalares sem massa fora dos buracos negros no modelo de Reisner-Nordström para o espaço de Sitter, ou seja, para o modelo cosmológico relativista. A taxa de atenuação é determinada pelos modos quase normais do buraco negro. Obviamente, medições de características físicas além do horizonte de eventos são realizadas por métodos puramente matemáticos: "Nenhum físico pode entrar em um buraco negro e medi-lo",
diz Peter Hinz, de Berkeley, um dos autores do trabalho científico. - Esta questão pode realmente ser estudada apenas matematicamente, mas tem consequências físicas, quase filosóficas. Deste ponto de vista, as equações de Einstein se tornam matematicamente mais interessantes. ”
Os autores do trabalho científico identificaram
três famílias de modos nesses espaços-tempos. Uma família está diretamente relacionada à esfera de fótons e é bem descrita. O segundo tipo de modo, com sua existência e linha do tempo, está intimamente ligado ao horizonte de Sitter. Finalmente, a terceira família domina os buracos negros com carga quase extremal - e também está presente nas versões assintoticamente planas do espaço-tempo.
Os autores dizem que as duas últimas variantes dos modos parecem ter passado despercebidas na literatura existente sobre a física dos buracos negros. Portanto, em seu trabalho, eles deram uma descrição detalhada das perturbações escalares de tais BHs e substanciaram a hipótese de que o princípio da “censura cósmica” é violado na variante BH com uma carga próxima ao extremo.
O que significa violar o princípio da "censura cósmica" nesses buracos negros? Isso significa que algumas singularidades podem estar disponíveis para o observador externo - embora com consequências estranhas para ele.
De acordo com a simulação, ao penetrar em um buraco negro tão teórico, o observador não deixará de existir, mas seu passado será apagado. Além disso, um número potencialmente infinito de opções possíveis para o futuro se abrirá diante dele, como o proprietário da Espada das Probabilidades do romance de ficção científica "Scar", de China Mievilya.
O observador nunca será capaz de sair do buraco negro e contar sua história, mas isso não importa, porque ninguém do passado existirá mais, assim como não haverá passado.
O artigo científico foi
publicado em 17 de janeiro de 2018 na revista
Physical Review Letters (doi: 10.1103 / PhysRevLett.120.031103,
pdf ).