Esses túneis estranhos através do espaço-tempo ainda são hipotéticos.

Os buracos de minhoca ainda são matéria de ficção científica. Crédito da imagem: Shutterstock

Um buraco de minhoca é uma solução especial para as equações que descrevem a teoria da relatividade geral de Einstein, que conecta dois pontos distantes no espaço ou no tempo por meio de um túnel. Idealmente, o comprimento desse túnel é menor que a distância entre esses dois pontos, tornando o buraco de minhoca uma espécie de atalho. Embora sejam um grampo da ficção científica e tenham capturado a imaginação popular, os buracos de minhoca são, até onde sabemos, apenas hipotéticos. Eles são soluções legítimas para a relatividade geral, mas os cientistas nunca descobriram uma maneira de manter um buraco de minhoca estável no universo real.

QUEM DESCOBRIU OS BURACOS DE MINHOCA?

A solução do buraco de minhoca mais simples possível foi descoberta por Albert Einstein e Nathan Rosen em 1935, e é por isso que os buracos de minhoca às vezes são chamados de "pontes de Einstein-Rosen". Einstein e Rosen começaram com a solução matemática de um buraco negro, que consiste em uma singularidade (um ponto de densidade infinita) e um horizonte de eventos (uma região em torno dessa singularidade além da qual nada pode escapar). De acordo com a Física do Universo, eles descobriram que poderiam estender essa solução para incluir o polo oposto dos buracos negros: os buracos brancos.

Esses buracos brancos hipotéticos também contêm uma singularidade, mas operam ao contrário de um buraco negro: nada pode entrar no horizonte de eventos de um buraco branco e qualquer material dentro do buraco branco é ejetado imediatamente.

Einstein e Rosen descobriram que, teoricamente, todo buraco negro é pareado com um buraco branco. Como os dois buracos existiriam em lugares separados no espaço, um túnel, um buraco de minhoca, faria a ponte entre as duas extremidades.

O QUE TORNA UM BURACO DE MINHOCA ATRAVESSÁVEL?

Para viajar por um buraco de minhoca, esse túnel no espaço-tempo deve ser estável. Crédito da imagem: gremlin / Getty Images

No entanto, um buraco de minhoca criado a partir de um par de buracos negros e brancos não seria muito útil. Por um lado, os buracos brancos seriam instáveis. Se você jogasse uma partícula em direção ao horizonte de eventos de um buraco branco, a partícula nunca alcançaria o horizonte de eventos, porque nada pode entrar em um buraco branco. Assim, a energia do sistema continuaria a aumentar até o infinito, eventualmente explodindo o buraco branco, de acordo com o físico da Universidade do Colorado, Andrew Hamilton.

Em segundo lugar, mesmo se os buracos brancos pudessem existir, a única maneira de entrar nesse tipo de buraco de minhoca seria cruzar o horizonte de eventos do buraco negro do outro lado. Mas, uma vez que um objeto cruzou o horizonte de eventos, ele nunca mais poderia partir. Assim, os objetos podem entrar no buraco de minhoca, mas nunca escapar.

Por último, os próprios buracos de minhoca seriam instáveis. Um único fóton, ou partícula de luz, passando pelo túnel do buraco de minhoca introduziria tanta energia no sistema que o túnel se separaria, destruindo o buraco de minhoca, de acordo com o European Southern Observatory. 

Na década de 1970, no entanto, os físicos elaboraram a matemática necessária para fazer um buraco de minhoca estável, ou "atravessável", de acordo com o físico da Universidade da Califórnia em Santa Bárbara, Diandian Wang. O truque é mover a entrada do túnel do buraco de minhoca além do horizonte de eventos do buraco negro e estabilizar o próprio túnel para que a matéria que passa não cause um colapso catastrófico imediato.

O ingrediente principal para estabilizar os buracos de minhoca é a chamada matéria exótica, ou alguma forma de matéria com massa negativa. Infelizmente para esses buracos de minhoca, os cientistas nunca encontraram evidências de massa negativa, e isso violaria a conservação do momento, que afirma que o momento deve permanecer constante se nenhuma força for aplicada; um objeto de massa negativa colocado próximo a um objeto de massa positiva aceleraria imediatamente, sem nenhuma fonte de energia.

COMO SÃO OS BURACOS DE MINHOCA?

Se tal buraco de minhoca existisse, pareceria muito estranho. A entrada seria uma esfera, como a superfície de um planeta. Se você olhasse para dentro, veria luz entrando do outro lado. O túnel do buraco de minhoca pode ter qualquer comprimento e, ao viajar pelo túnel, você verá visões distorcidas da região do universo de onde veio e da região para a qual está viajando.

BURACOS DE MINHOCA E VIAGEM NO TEMPO

Em teoria, um buraco de minhoca também poderia funcionar como uma máquina do tempo. A relatividade especial determina que os relógios em movimento funcionem lentamente. Em outras palavras, alguém correndo quase na velocidade da luz não avançaria em seu próprio futuro tão rapidamente quanto alguém parado.

Se os cientistas pudessem de alguma forma construir um buraco de minhoca, inicialmente as duas extremidades estariam sincronizadas no tempo. Mas se uma extremidade fosse acelerada quase à velocidade da luz, essa extremidade começaria a ficar para trás da outra extremidade. As duas entradas poderiam ser unidas, mas uma delas ficaria no passado da outra, de acordo com o físico do MIT Andrew Friedman.

Para viajar no tempo, você simplesmente passaria por uma extremidade. Quando você sai do buraco de minhoca, você estará em seu próprio passado. 

COMO SE FORMAM OS BURACOS DE MINHOCA?

Buracos de minhoca podem ocorrer naturalmente em escalas microscópicas na espuma quântica. Crédito da imagem: Shutterstock

Atualmente, não há maneira conhecida de construir um buraco de minhoca, e os buracos de minhoca são puramente hipotéticos. Embora seja improvável que exista matéria exótica, pode haver outra maneira de estabilizar os buracos de minhoca: energia negativa.

O vácuo do espaço-tempo é preenchido com campos quânticos, os blocos de construção quânticos fundamentais que dão origem às forças e partículas que experimentamos, e esses campos quânticos têm uma quantidade intrínseca de energia. É possível construir cenários nos quais a energia quântica em uma determinada região é menor do que seu entorno, tornando essa energia negativa em nível local. Essa energia negativa existe no mundo real na forma do efeito Casimir, no qual as energias quânticas negativas entre duas placas de metal paralelas fazem com que as placas se atraiam, de acordo com o matemático John Baez da Universidade da Califórnia, Riverside.

Mas ninguém sabe se essa energia quântica negativa pode ser usada para estabilizar um buraco de minhoca. Pode até não ser o tipo "certo" de energia negativa, já que é negativa apenas em relação ao que está ao seu redor, não de forma absoluta.

Os buracos de minhoca podem ocorrer naturalmente em escalas microscópicas na espuma quântica, a natureza turva do espaço-tempo na mais ínfima das escalas devido às mesmas energias quânticas. Nesse caso, os buracos de minhoca podem estar surgindo e desaparecendo constantemente. Mas, novamente, não está claro como "escalar" esses buracos de minhoca para tamanhos grandes o suficiente para você percorrer e mantê-los estáveis.

RECURSOS ADICIONAIS

• Saiba mais sobre buracos de minhoca no podcast Ask a Spaceman
• Leia mais sobre buracos de minhoca no livro de Paul Sutter "How to Die in Space"
• Veja mais sobre buracos de minhoca no PBS SpaceTime

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Referência:

SUTTER, Paul. What are wormholes? Live Science, 12, nov. 2021. Disponível em: <https://www.livescience.com/what-are-wormholes>. Acesso em: 17, nov. 2021.