Viagem no tempo: tecnicamente possível, tecnologicamente inviável

Não existe nenhum outro tema que atraia tanto a atenção quanto a idéia de viajar no tempo: poder viajar tanto para o passado quanto para o futuro. Seria possível voltar e encontrar com você mesmo mais jovem, ou avançar e ver qual a sua aparência no futuro. São essas possibilidades que fazem da viagem no tempo o tema de tantos livros e filmes de ficção científica. Tendo como exemplo o filme “A máquina do tempo”, produzido em 1960, baseado na obra de H. G. Wells.

A idéia de se viajar no tempo se tem há séculos, mas graças a Albert Einstein, que elaborou a teoria de que a luz muda de trajetória graças à força da gravidade, foi possível estabelecer alguns fundamentos de uma possibilidade de viagem no tempo.

O tempo é definido como a quarta dimensão do nosso universo. As outras três dimensões são: norte-sul, leste-oeste, acima - abaixo. O tempo não pode existir sem o espaço e, da mesma forma, o espaço não pode existir sem o tempo. Essa relação é chamada de tempo-espaço, e significa que todo evento envolve o tempo e o espaço. De acordo ainda com a teoria de Einstein, o tempo desacelera à medida que um objeto se aproxima da velocidade da luz (300 000 Km/s). Einstein imaginou o espaço vazio como uma folha de borracha, onde se pusermos um objeto denso sobre a folha, irá criar uma depressão. O Sol é um exemplo de distorção do tempo. Todo objeto ao seu redor é deformado, como pôde ser visto em 1919, durante um eclipse solar total, onde a posição das estrelas ao redor do fenômeno sofria uma leve mudança. Isto leva muitos cientistas a acreditar que viajar mais rápido de que a velocidade da luz poderia abrir a possibilidade de viajar no tempo, tanto para o passado quanto para o futuro. O problema é que se acredita que a velocidade da luz é a velocidade mais alta em que algo pode viajar, então é improvável que consigamos viajar ao passado.

Enquanto os escritores tiveram grandes idéias de máquinas do tempo ao longo dos anos, ainda não foi construída nenhuma no mundo real. A maioria das teorias de viagem no tempo será feita, provavelmente, por meio de fenômenos espaciais que nos transportarão diretamente de um ponto no tempo para outro, como os buracos negros.

Buracos negros

Para entendermos o que é um buraco negro e como ele funciona, é preciso entender primeiramente como funciona uma estrela depois que seu hidrogênio se esgota. A maioria dos buracos negros começa com uma estrela muito brilhante, devido à força da gravidade que atua sobre a estrela. Estas possuem reações de fusão que ocorrem no núcleo e que tentam explodi-la. O equilíbrio entre a fusão e a gravidade é que irá definir a estrela e seu tamanho, e podem durar bilhões de anos.

Como as estrelas não duram para sempre, os seus combustíveis, o hidrogênio, uma hora acaba. A gravidade comprime o núcleo, que fica muito quente e com pressão elevada, o que resulta numa explosão e que pode proporcionar a criação de um dos mais sensacionais descendentes: uma anã-branca, uma estrela de nêutrons e até um buraco negro. Uma estrela pode vir a se tornar um desses objetos dependendo de sua massa. Para se tornar uma anã-branca é preciso ter 1,5 a massa do sol. Para formar uma estrela de nêutrons, 2,5 massas solares. E para um buraco negro, 3,2 massas solares.

Em 1967, um grupo de astrônomos detectou sinais regulares de rádio vindos do céu. Foi concluído então que era uma estrela de nêutrons que emitia um pulsar cujos feixes de luz poderiam ser detectados se estivessem orientados para a Terra. Nas estrelas de nêutrons os elétrons irão se fundir com o núcleo, originando um gás de nêutrons. Estas possuem densidade grande e poucas dezenas de quilômetros de diâmetro. Porém, se sua massa fosse superior que 3 sóis, ela entra em colapso, podendo se tornar um buraco negro, cujo núcleo é tão maciço e comprimido que nem mesmo a luz escaparia dele.

Em 1783, John Michell propôs a possibilidade de existirem buracos negros, pois acreditava numa possível influência da gravidade sobre a luz. Logo depois, o matemático francês Pierre Simon de Laplace elaborou a imagem de um buraco negro baseado na teoria de emissão corpuscular da luz. Mas a física não era tão desenvolvida como é atualmente. Por isso baseava-se nas teorias da gravitação universal de Newton.

Oppenheimeer, em 1939, verificou que se uma estrela com massa muito grande começasse a se contrair, até os nêutrons cederiam ao impacto e nada poderia parar essa contração.

O astrônomo soviético, J. H. Madler, acreditava que assim como existem corpos visíveis, existem outros que são invisíveis.

Quando um feixe de luz passa próximo de um buraco negro, vai ocorrer um desvio da trajetória da luz, que irá contornar o buraco negro, se afastando, por causa da força gravitacional. Caso o feixe passe muito próximo do buraco negro, poderá ser atraída por ele. A luz ao se contrapor à gravidade sofre um desvio para o vermelho, pois sua freqüência diminui.

A região em que a luz circulará é denominada de círculo de fótons, altamente instável, onde uma pequena perturbação pode fazer com que a luz se desvie para o interior ou exterior do buraco negro.

A Terra perde massa pela atmosfera, ao mesmo tempo que ganha por objetos que colidem com ela. A quantidade de massa ganha é superior ao de massa perdida. Porém, os buracos negros não possuem essa capacidade de perder massa, apenas ganham. É um objeto então estável. Por isso, poderíamos supor que se uma estrela ganhasse tanta massa, quando se contrair, tornaria-se uma estrela de nêutrons. Da mesma forma, essa estrela de nêutrons poderia ganhar massa até se tornar um buraco negro.

Isso levanta hipóteses de que num futuro, todos os objetos serão um único buraco negro.

No entanto, o físico Kip Thorne, do Instituto de Tecnologia da Califórnia, acredita que as leis da física impedem a formação de um buraco negro. Ele diz que não há como entrar e sair de um buraco negro e que qualquer coisa que tente entrar, será engolida e destruída antes mesmo de chegar à singularidade.

Se os buracos negros são invisíveis, como pode ser possível detectá-los?

Os buracos negros só podem ser detectados indiretamente, através do campo gravitacional, que é exercido a grandes distâncias. Pode-se detectá-las também pelos efeitos do buraco negro em uma estrela, um sistema de estrelas ou por estrelas duplas.

Estrelas duplas são sistemas em que 2 estrelas giram ao redor de um mesmo campo gravitacional. Há hipóteses de que as companheiras invisíveis dos sistemas duplos sejam buracos negros. Por exemplo, o sistema Epsilon Aurigae, onde a estrela visível é uma supergigante de 20 a 40 massas solares. A cada 27 anos, essa estrela sofre um eclipse que dura 2 anos e reduz seu brilho. Por isso acredita-se que o objeto ocultador é um buraco negro, e que o disco de poeira deste é que encobre a estrela. Portanto, um buraco negro é a melhor explicação.

Quais são os tipos e estruturas de um buraco negro?

Há 4 tipos de buracos negros. O de Schwarzchild, Reissner-Nordström, Kerr e o de Kerr Newman.

Os buracos negros têm praticamente as mesmas estruturas: um horizonte de eventos ao redor de uma singularidade. O horizonte de eventos é como se fosse a abertura, a “boca” do buraco negro e a singularidade é o núcleo super denso e maciço.

O buraco negro de Schwarzchild é o mais simples de todos. Provém de uma estrela maciça, sem carga elétrica, rotação e campo magnético. Possui apenas uma singularidade e um horizonte de eventos.

Para H. Reissner e G. Nordström, os buracos negros deveriam possuir carga. Diante disto, solucionaram com um buraco negro com massa e carga. Possuem carga, mas não rotação. Apresentam 2 horizontes de eventos, um interno e um externo. Os buracos negros de Reissner-Nordström não são tão importantes, pois pode ocorrer uma atração de cargas opostas, conseqüentemente o valor da carga será superior ao da massa no decorrer do tempo e o buraco negro acabará neutralizado.

Se a carga é pequena, apresenta 2 horizontes de eventos. Se a carga é igual à massa, ocorre a fusão dos 2 horizontes de eventos. Caso a carga seja maior, não haverá horizonte de eventos. Haverá uma região próxima à singularidade nua que irá repelir os objetos, a antigravidade.

Roy P. Kerr criou um buraco negro que tinha um limite estático em volta do horizonte de eventos. Caso um astronauta atravessasse-lo, logo seria repelido, pois é impossível a permanência. A região entre o limite estático e o horizonte de eventos é denominada de ergosfera, zona com muita energia. Todo objeto que ali cai, é devolvido com uma energia muito maior. Esse processo é chamado de processo de Penrose.

Pensando que todo corpo possui rotação, Newman propôs a idéia de que um buraco negro com massa, carga e momento angular.

O físico John A. Wheeler fez um teorema de que “os buracos negros não têm cabelo”, pois são muito simples por serem constituídos apenas por massa, carga e rotação, enquanto estrelas, por exemplo, possuem composição química, pressão, densidade, etc.

Energia vinda de buracos negros?

Além de poderem ser usados para uma possível viagem no tempo, os buracos negros poderão ser utilizados também para uma nova fonte de energia. Press e Teukolsky, em 1970, imaginaram que seria possível extrair e utilizar a energia de um buraco negro com rotação. Assim, imagina-se que uma cidade superecológica do futuro jogue seu lixo na ergosfera e este lixo será transformado em energia. A energia que conseguimos extrair ao queimarmos petróleo ou carvão, usa apenas 1% da massa do combustível. Até mesmo as reações nucleares liberam 2%. Porém, um buraco negro pode converter 30% de sua massa em energia. Nem todas as substâncias podem ser queimadas, mas qualquer coisa que caia num buraco negro poderá ser convertida em energia. Mas não temos tanta tecnologia atualmente.

Miniburacos negros

Acredita-se que no Universo existam inúmeros miniburacos negros: um buraco negro com dimensões muito menores. Se um miniburaco negro tivesse a massa igual a 100 toneladas, evaporaria em 1 décimo de milésimo de segundo; um com 1 milhão de toneladas levaria em média, 3 anos; enquanto um com 1 bilhão de toneladas levaria cerca de 3 bilhões de anos. Partindo disso, se o Universo foi criado há mais ou menos 18 bilhões de anos, então quase todos os miniburacos negros já devem ter evaporado. Quanto mais energia um buraco emite, mais reduzido ele será e mais intenso é a sua emissão. Esse ciclo faz com que o buraco negro seja destruído, ou como é chamado, evaporado.

Os miniburacos negros serão detectados pela grandes quantidades de raio gama que emitem.

Vale a pena lembrar de que os miniburacos negros são apenas hipóteses. Nada foi comprovado ainda.

Em outubro de 2008, um acelerador de partículas, o LHC, será ligado e Kip Thorn acredita que este aparelho possa criar miniburacos negros.

O maior acelerador de partículas será instalado na fronteira da França e Suíça e possui 27 Km. de extensão. Há controvérsias em relação ao seu uso, pois acredita-se que quando o LHC (Large Hadron Collider) for ligado, criará miniburacos negros que poderiam se juntar formando um buraco negro maior, que engolirá tudo e assim poderia ser o fim do nosso planeta.

Buracos negros na Via Láctea?

Sim. Em nossa Galáxia foram detectadas fontes de microondas compactadas, o que pode ser um buraco negro, a 22 000 anos-luz. Nos últimos anos, surgiu até a idéia ousada de que poderíamos estar vivendo dentro de um buraco negro. Alguns outros cientistas têm uma teoria de que o Universo todo é um buraco negro.

Suspeita-se que existam cerca de 1 bilhão deles em Galáxias como as nossas. Se eles tiverem uma distribuição uniforme, a distância média seria de 40 anos-luz entre eles. Porém, é mais provável que estejam distribuídos de forma não uniforme.

A Terra poderia se tornar um buraco negro se seu diâmetro diminuísse 0,87 cm. (tamanho de uma pérola grande). Massas com menos de 10^-5 gramas são incapazes de se transformar em buracos negros. Hawking acredita que existam 300 por ano luz cúbico no Universo e que o Big Bang foi o responsável pela criação de vários minúsculos buracos negros, com o tamanho de partículas atômicas.

Uma enorme explosão aconteceu na madrugada de 30 de dezembro de 1908, na bacia do rio Tunguska, na Sibéria. Árvores foram destruídas num raio de 30 Km., ouviu-se o ruído da explosão a mais de 1000 Km. e uma luminosidade estranha foi vista. Foram registradas ondas semelhantes à de terremotos e as ondas deram 2 voltas ao redor da Terra. A explicação foi de que um meteoro de mais de 1 milhão de toneladas se chocou com a Terra. Mas pesquisas foram feitas e não se achou o ponto da queda do meteoro. Em 1927, pesquisadores retornaram ao rio Tunguska e observaram que as árvores estavam devastadas, como se tivessem sido queimadas. A. Jackson e Michael Ryan, físicos norte-americanos, fizeram a hipótese de que a explosão foi produzida por um miniburaco negro. O choque atingiu uma temperatura de 10 mil °C. além do mais, os buracos negros não deixariam crateras nem resíduos minerais na superfície. O buraco negro iria atravessar a Terra sem provocar nenhum choque subterrâneo, por causa da rigidez das rochas.

Existem no Universo, os chamados aglomerados globulares, que são bolas enormes, onde há inúmeras estrelas concentradas. As estrelas mais periféricas são evaporadas, o núcleo se contrai e a gravitação não consegue se opor mais à pressão, criando um buraco negro no seu núcleo.

Há hipóteses de que a Galáxia M87 possua um buraco negro seu centro. Esta possui uma grande concentração de massa invisível em seu núcleo, o qual sai um jato luminoso.

O astrônomo inglês E. R. Harrison, afirmou que o sistema solar está se deslocando para o centro de nossa Galáxia e sugeriu que isso pode ser possível por causa de uma estrela anã ou de um buraco negro. Ou seja, o Sol pode constituir um sistema binário, apesar de seu possível companheiro não ter sido detectado por causa do brilho fraco.