O Braneworld desafia a relatividade geral de Einstein. Clique para ampliar
Os cientistas estão intrigados há anos sobre a possibilidade de existirem dimensões adicionais além das três que nós humanos podemos entender. Agora, pesquisadores das universidades Duke e Rutgers pensam que há uma maneira de testar a teoria tridimensional (4 dimensões espaciais mais o tempo) da gravidade que compete com a Teoria Geral da Relatividade de Einstein. Essa dimensão extra deve ter efeitos no cosmos detectáveis por satélites programados para lançamento nos próximos anos.
Cientistas das universidades Duke e Rutgers desenvolveram uma estrutura matemática que, segundo eles, permitirá aos astrônomos testar uma nova teoria tridimensional da gravidade que compete com a Teoria Geral da Relatividade de Einstein.
Charles R. Keeton, da Rutgers, e Arlie O. Petters, da Duke, baseiam seus trabalhos em uma teoria recente chamada modelo de gravidade do mundo branial Randall-Sundrum tipo II. A teoria sustenta que o universo visível é uma membrana (daí o "mundo das farinhas") embutida em um universo maior, como um fio de alga marinha flutuando no oceano. O "universo do mundo branco" tem cinco dimensões - quatro dimensões espaciais mais o tempo - em comparação com as quatro dimensões - três espaciais, mais o tempo - apresentadas na Teoria Geral da Relatividade.
A estrutura desenvolvida por Keeton e Petters prediz certos efeitos cosmológicos que, se observados, devem ajudar os cientistas a validar a teoria do mundo dos farelos. As observações, disseram eles, devem ser possíveis com os satélites programados para lançamento nos próximos anos.
Se a teoria do mundo das brancas for verdadeira, "isso perturbaria o carro de aplicativos", disse Petters. "Isso confirmaria que existe uma quarta dimensão no espaço, o que criaria uma mudança filosófica na nossa compreensão do mundo natural".
As descobertas dos cientistas apareceram em 24 de maio de 2006, na edição online da revista Physical Review D. Keeton é professor de astronomia e física da Rutgers, e Petters é professor de matemática e física da Duke. Sua pesquisa é financiada pela National Science Foundation.
O modelo de mundo branqueador Randall-Sundrum - nomeado por seus criadores, os físicos Lisa Randall, da Universidade de Harvard, e Raman Sundrum, da Universidade Johns Hopkins - fornece uma descrição matemática de como a gravidade molda o universo, diferente da descrição oferecida pela Teoria Geral da Relatividade.
Keeton e Petters focaram em uma conseqüência gravitacional específica da teoria do mundo dos farelos que a distingue da teoria de Einstein.
A teoria do mundo branco prevê que relativamente pequenos “buracos negros” criados no universo primitivo sobreviveram até o presente. Os buracos negros, com massa semelhante a um pequeno asteróide, seriam parte da "matéria escura" do universo. Como o nome sugere, a matéria escura não emite ou reflete luz, mas exerce uma força gravitacional.
A Teoria Geral da Relatividade, por outro lado, prediz que esses buracos negros primordiais não existem mais, pois já teriam evaporado.
"Quando estimamos o quão longe os buracos negros do mundo dos farelos podem estar da Terra, ficamos surpresos ao descobrir que os mais próximos estariam bem dentro da órbita de Plutão", disse Keeton.
Petters acrescentou: "Se os buracos negros do mundo branco formarem até 1% da matéria escura em nossa parte da galáxia - uma suposição cautelosa -, haverá vários milhares de buracos negros do mundo branco em nosso sistema solar".
Mas os buracos negros do mundo branial realmente existem - e, portanto, permanecem como evidência da teoria do mundo branquinho 5-D?
Os cientistas mostraram que deveria ser possível responder a essa pergunta observando os efeitos que os buracos negros do mundo branco exerceria sobre a radiação eletromagnética que viaja para a Terra de outras galáxias. Qualquer radiação que passa perto de um buraco negro será acionada pelas tremendas forças gravitacionais do objeto - um efeito chamado "lente gravitacional".
"Um bom lugar para procurar lentes gravitacionais por buracos negros do mundo inteiro é a explosão de raios gama que vem para a Terra", disse Keeton. Pensa-se que essas explosões de raios gama sejam produzidas por enormes explosões em todo o universo. Essas explosões do espaço sideral foram descobertas inadvertidamente pela Força Aérea dos EUA na década de 1960.
Keeton e Petters calcularam que os buracos negros do mundo branqueador impediriam os raios gama da mesma maneira que uma rocha em uma lagoa impede obstruções passageiras. A rocha produz um “padrão de interferência” em seu rastro, no qual alguns picos de ondulação são mais altos, alguns vales são mais profundos e alguns picos e vales se anulam. O padrão de interferência possui a assinatura das características da rocha e da água.
Da mesma forma, um buraco negro do mundo farelo produziria um padrão de interferência em uma explosão passageira de raios gama à medida que eles viajam para a Terra, disseram Keeton e Petters. Os cientistas previram as "franjas" brilhantes e escuras resultantes no padrão de interferência, que eles disseram fornecer um meio de inferir características dos buracos negros do mundo brancal e, por sua vez, do espaço e do tempo.
"Descobrimos que a assinatura de uma quarta dimensão do espaço aparece nos padrões de interferência", disse Petters. "Essa dimensão espacial extra cria uma contração entre as franjas, em comparação com o que você obteria na Relatividade Geral".
Petters e Keeton disseram que deveria ser possível medir os padrões previstos de franja de raios gama usando o Telescópio Espacial para Grandes Áreas com Raios Gama, que está programado para ser lançado em uma espaçonave em agosto de 2007. O telescópio é um esforço conjunto entre a NASA, o Departamento de Energia dos EUA e instituições na França, Alemanha, Japão, Itália e Suécia.
Os cientistas disseram que sua previsão se aplicaria a todos os buracos negros do mundo inteiro, seja em nosso sistema solar ou além.
"Se a teoria do mundo dos farelos estiver correta", disseram eles, "deve haver muitos buracos negros no mundo dos farelos por todo o universo, cada um com a assinatura de uma quarta dimensão do espaço."
Fonte original: Universidade Duke
