Buraco de minhoca

Buraco de minhoca seria uma anomalia gravitacional capaz de conectar dois pontos extremamente distantes no Universo por meio de um atalho. Apesar de especulativo, os físicos teóricos acreditam que os buracos de minhoca possam existir, justamente por entrarem em concordância com a melhor teoria moderna da gravitação que se tem até hoje, a relatividade geral de Einstein.

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Resumo sobre buraco de minhoca

• Os buracos de minhoca são soluções das equações de campo da relatividade geral de Einstein e atuariam como atalhos para cruzar diferentes pontos do Universo.
• Foram primeiramente propostos por Hermann Weyl em 1921.
• A maioria dos modelos teóricos dos buracos de minhoca exige a existência de matéria exótica.
• Acredita-se que os buracos de minhoca possam surgir do colapso de uma estrela ou no início do Universo.
• O buraco de minhoca físico é uma analogia a uma minhoca atravessando o interior de uma maçã.
• Albert Einstein e Nathan Rosen propuseram em 1935 a existência da ponte de Einstein-Rosen.
• Nenhum experimento provou a existência dos buracos de minhoca.

O que é buraco de minhoca?

Os buracos de minhoca são soluções das equações de campo da relatividade geral de Einstein e funcionariam como atalhos para cruzar diferentes pontos do espaço-tempo. Essa ponte hipotética serviria como uma forma de viajar para lugares extremamente distantes no Universo em um curto intervalo de tempo, mais rápido do que a própria luz.

Além disso, o buraco de minhoca poderia até mesmo permitir uma viagem no tempo, para o passado ou para o futuro. Na figura acima, podemos notar que o caminho (a) é maior que o caminho (b). Assim, o caminho (b) funcionaria como um atalho, um buraco de minhoca, diminuindo o grande percurso até o destino final.

Teoria do buraco de minhoca

A teoria do buraco de minhoca é uma das soluções para a equação de campo da relatividade geral. Descoberta em 1915 pelo famoso físico teórico alemão Albert Einstein, a equação de campo da relatividade geral é a melhor descrição da gravidade que temos até o momento. Essa moderna formulação conseguiu resolver problemas como o do periélio de Mercúrio e prever fenômenos como a existência dos buracos negros e das ondas gravitacionais. Esses fenômenos são soluções dessa equação.

Uma outra solução que os físicos acreditam que também possa existir na realidade física é a solução primeiramente encontrada pelo matemático alemão Hermann Weyl em 1921, o buraco de minhoca. Em 1957, o físico John Archibald Wheeler cunhou o termo “wormhole”, do inglês buraco de minhoca, fazendo uma analogia a uma minhoca numa maçã.

A maioria das soluções conhecidas que permitiriam buracos de minhoca exige a existência de matéria exótica, uma substância teórica que possuiria densidade de energia negativa. Porém, o conceito de densidade de energia negativa faria mais sentido no segmento da teoria quântica de campos, área essa que não possui uma formulação que funcione em conformidade com a relatividade geral. Atualmente, diversos físicos procuram por uma formulação que consiga unir a relatividade geral e a teoria quântica de campo, como a da gravitação quântica em laços, teoria de cordas, supercordas, etc.

Veja também: O que é a teoria de cordas?

Como os buracos de minhoca surgem?

Embora especulativo, os físicos acreditam que um buraco de minhoca possa surgir do colapso de uma estrela, como já se sabe que acontece para um buraco negro. Apesar disso, alguns físicos que acreditam numa teoria unificadora supõem que os buracos de minhoca possam surgir de flutuações dos campos quânticos.

Como funciona o buraco de minhoca?

Uma boa analogia para entender como funciona um buraco de minhoca é imaginar uma minhoca na casca de uma maçã. Ela só pode ir de um ponto ao outro por meio da superfície espacial compacta da maçã. Porém, caso a minhoca deseje usar um atalho para chegar mais rápido ao outro lado da maçã, ela pode abrir um buraco e atravessar seu interior.

Nessa analogia, temos a seguinte relação:

• a maçã é o Universo;
• a casca da maçã é o tecido do espaço-tempo;
• os dois buracos na maçã são as próprias soluções chamadas de buraco de minhoca;
• o caminho no interior da maçã é o tubo do buraco de minhoca;
• a minhoca é o viajante.

Uma forma alternativa de se entender esse conceito pode ser usando um papel e um lápis. Ao furar o papel com o lápis, o caminho entre dois pontos é encurtado pelo atalho criado pelo furo, da seguinte forma:

Einstein e o buraco de minhoca

Além de ter criado todo o fundamento teórico que permitiu a existência da hipótese dos buracos de minhoca, Albert Einstein e o físico Nathan Rosen propuseram, em 1935, a existência dos buracos de minhoca de Schwarzschild, também conhecidos como ponte de Einstein-Rosen, que seriam as pontes entre diferentes áreas do espaço, provavelmente o buraco de minhoca mais popular entre as pessoas fora da academia e largamente usado na ficção científica.

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Buraco de minhoca existe?

Até o momento, nenhum experimento detectou a presença de um buraco de minhoca no Universo. Apesar de ser uma solução das equações da relatividade geral, sua existência ainda é uma hipótese largamente discutida pela comunidade científica.

Curiosidades sobre buraco de minhoca

• Alguns cientistas acreditam que alguns buracos de minhoca tenham surgido depois do Big Bang e que ainda possam existir em algum lugar do Universo.
• Outros cientistas acreditam que os buracos negros podem funcionar como um buraco de minhoca.
• A luz demora milhões de anos para chegar à galáxia de Andrômeda, a galáxia mais próxima da Via Láctea. Usando um buraco de minhoca, levaria dias para chegar até lá.
• Na série de ficção científica Star Trek, os personagens utilizam buracos de minhoca para percorrer grandes distâncias no Universo.

Créditos de imagem

^[1] MikeRun / Wikimedia Commons (reprodução)

^[2] MrInky / Wikimedia Commons (reprodução)

Fontes

CARRON, Wilson; GUIMARÃES, Osvaldo. As faces da física (vol. único). 1. ed. Moderna, 1997.

HALLIDAY, David; RESNICK, Robert; WALKER, Jearl. Fundamentos da Física: Óptica e Física Moderna (vol. 4). 9 ed. Rio de Janeiro, RJ: LTC, 2012.

NUSSENZVEIG, Herch Moysés. Curso de física básica: Óptica, Relatividade e Física Quântica (vol. 4). 2 ed. São Paulo: Editora Blucher, 2014.