Um artigo do Diretor Ooguri Hirosi, do Instituto Kavli de Física e Matemática do Universo (Kavli IPMU) e do pesquisador do projeto Matthew Dodelson sobre os efeitos teóricos das cordas fora da esfera de fótons do buraco negro foi selecionado para a "Sugestão dos Editores" da revista Physical Review D. Seu artigo foi publicado em 24 de março de 2021.

Impressão artística de uma “corda” passando perto de um buraco negro. Conforme a corda se aproxima do buraco negro, ela é gradualmente esticada. Então, à medida que passa pelo buraco negro, começa a vibrar. A imagem à esquerda, que foi capturada pelo Event Horizon Telescope, representa a sombra do buraco negro supermassivo no centro da galáxia M87, incluindo o anel de luz ao seu redor. Crédito: Colaboração EHT; Kavli IPMU (Kavli IPMU modificou a imagem original de EHT))

Em uma teoria quântica de partículas pontuais, uma quantidade fundamental é a função de correlação, que mede a probabilidade de uma partícula se propagar de um ponto a outro. A função de correlação desenvolve singularidades quando os dois pontos são conectados por trajetórias semelhantes a luz. Em um espaço-tempo plano, existe uma trajetória única, mas quando o espaço-tempo é curvo, pode haver muitas trajetórias semelhantes à luz conectando dois pontos. Isso é resultado de lentes gravitacionais, que descrevem o efeito da geometria curva na propagação da luz.

No caso de um espaço-tempo de buraco negro, há trajetórias semelhantes à luz girando em torno do buraco negro várias vezes, resultando em uma esfera de fótons de buraco negro, como pode ser visto nas imagens recentes do Event Horizon Telescope (EHT) do buraco negro supermassivo no centro da galáxia M87. 

Lançadas em 10 de abril de 2019, as imagens da EHT Collaboration capturaram a sombra de um buraco negro e sua esfera de fótons, o anel de luz que o rodeia. Uma esfera de fótons pode ocorrer em uma região de um buraco negro onde a luz que entra em uma direção horizontal pode ser forçada pela gravidade a viajar em várias órbitas. Essas órbitas levam a singularidades na função de correlação mencionada.

No entanto, há casos em que as singularidades geradas por trajetórias que envolvem um buraco negro várias vezes contradizem as expectativas físicas. Dodelson e Ooguri mostraram que tais singularidades são resolvidas na teoria das cordas. 

Na teoria das cordas, cada partícula é considerada um estado excitado particular de uma corda. Quando a partícula viaja ao longo de uma trajetória quase semelhante à da luz em torno de um buraco negro, a curvatura do espaço-tempo leva a efeitos de maré, que esticam a corda. 

Dodelson e Ooguri mostraram que, se levarmos em conta esses efeitos, as singularidades desaparecem de forma consistente com as expectativas físicas. Seu resultado fornece evidências de que uma gravidade quântica consistente deve conter objetos estendidos, como cordas, como seus graus de liberdade. 

Ooguri diz: “Nossos resultados mostram como os efeitos teóricos das cordas são intensificados perto de um buraco negro. Embora os efeitos que encontramos não sejam fortes o suficiente para ter uma consequência observável na imagem do buraco negro da ETH, pesquisas futuras podem nos mostrar uma maneira de testar a teoria das cordas usando buracos negros.”

Referência: “Singularities of thermal correlators at strong coupling” by Matthew Dodelson and Hirosi Ooguri, 24 March 2021, Physical Review D.
DOI: 10.1103/PhysRevD.103.066018

Fonte: SciTechDaily