Revista ECO•21

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Edição 246
Vaticano: os buracos negros e os desafios da cosmologia
Alfio Bonanno
Cosmólogo do Observatório Astrofísico de Catania
 
“Buracos Negros, Ondas Gravitacionais e Singularidade do Espaço-Tempo” (Buchi neri, onde gravitazionali e singolarità dello spazio-tempo): esse foi o tema da Conferência que realizada na Specola Vaticana, em Castel Gandolfo, nas proximidades de Roma (9 a 12 de Maio 2017). O evento teve o intuito de celebrar a herança científica do cosmólogo e sacerdote belga, Monsenhor Georges Lemaître, considerado o pai da Teoria do Big-Bang, ex-Diretor da Pontifícia Academia das Ciências de 1960 a 1966, ano de sua morte.
Trinta e cinco participantes da África, Ásia, Europa e Estados Unidos animaram esse evento, promovido pelo Instituto Nacional de Astrofísica (INAF) e pelo Instituto Nacional de Física Nuclear (INFN) da Itália. Na véspera do início dos trabalhos, na noite de 8 de Maio, realizou-se uma recepção oficial que contou com a presença, dentre outros, do Cardeal Giuseppe Bertello, Presidente do Governatorato, que, em um discurso, lembrou o falecido padre jesuíta William Stoeger, cosmólogo do Observatório do Vaticano.
Durante três dias de intenso debate (no último dia, houve uma audiência com o Papa), os participantes tiveram a possibilidade não só de expor as suas teses através das apresentações orais, mas também de participar, no fim de cada dia, de uma discussão sobre os principais assuntos abordados.
Organizada com a contribuição do Instituto Nacional Italiano de Astrofísica, a Conferência foi apresentada na Sala de Imprensa da Santa Sé pelo planetologista e Diretor do Observatório Astronômico Vaticano (Specola Vaticana), padre Guy Consolmagno, e os cosmólogos padre Gabriele Gionti, Fabio Scardigli e o autor destas linhas.
O que aconteceu nos primeiros instantes do Big-Bang, quando a partir de um átomo originário tudo teria tido início? Qual é o destino último do cosmo? Quais sãos os limites da cosmologia moderna? A Conferência teve como finalidade encorajar um intercâmbio profícuo entre cosmologia teórica e observacional, para entender quais desafios científicos poderão ser explorados no futuro próximo.
Entre cientistas convidados do mundo inteiro encontravam-se o Nobel de Física Gerald’t Hoof e Roger Penrose e os cosmólogos George Ellis, Andrei Linde e Joe Silk.
O padre Consolmagno recordou que a Specola Vaticana “foi fundada em 1891 pelo Papa Leão XIII para mostrar ao mundo que a Igreja apoia a boa ciência. Mas para fazer isso é preciso ter uma boa ciência”, esperando que o encontro “possa ser um exemplo de ciência verdadeiramente emocionante!” – acrescentou.
O cosmólogo da Specola Vaticana, padre Gionti, recordou a genialidade de Monsenhor Lemaître: “Em 1927 publicou o famoso artigo no qual mostrava que o aumento do distanciamento entre as galáxias se devia a uma nova cosmologia, que nascia de uma solução das equações da Relatividade Geral de Albert Einstein, que tinham sido descobertas há pouco tempo. Todavia, ele foi uma pessoa muito modesta e humilde: jamais fez grande publicidade desta sua descoberta, que é fundamental”.
O que aconteceria se caíssemos num buraco negro? Essa foi uma das questões mais analisadas na Conferência. Uma primeira resposta que deixa todos atônitos é a seguinte: Dentro de um buraco negro, o espaço torna-se tempo e o tempo torna-se espaço. Pode parecer uma brincadeira, mas na realidade não é. Esta é a solução matemática, dentro de um buraco negro. Ademais, há outros mistérios matemáticos: parece, a partir da equação de Einstein, que seja possível utilizar os buracos negros para ter uma coleção de universos, um pegado no outro. Ora, a pergunta é: são objetos matemáticos ou têm uma dignidade científica? Esperamos poder dizer algo ou poder intuir algo nos dias de Conferência na Especola Vaticana.
Trata-se de uma Conferência que constitui um marco para a cosmologia moderna. A cosmologia moderna tem grandes ‘monstros’ a serem combatidos, atualmente. De um lado, este objeto estranho que ainda não sabemos decifrar, que é a matéria obscura, razão pela qual os astrônomos observam que deve existir nas galáxias uma matéria adjunta, graças à qual explicar as velocidades radiais, como as galáxias giram, porém, esta matéria adjunta não se vê e não sabemos ainda a sua natureza. Em inglês chama-se dark matter, que constitui cerca de 30% da matéria total do universo. Além disso, temos o problema da dark energy (energia obscura): em 1998, a partir da medida de algumas supernovas de tipo A foi revelado que o universo não somente se expande, mas na realidade acelera, e essa aceleração – que na física é sintoma da presença de uma força que é contrária à gravidade – não sabemos o que venha a ser. Lemaître tinha entendido esse objeto que se chama energia obscura, mas propriamente porque é obscura não sabemos bem de que se trata. Basta pensar que a energia obscura constitui 68-69% da massa de energia total do universo: portanto, estamos diante de um problema substancial para a cosmologia contemporânea.
Os buracos negros, no centro também da atividade científica do Monsenhor Lemaître contêm singularidades do espaço-tempo, e, ao seu redor, pensa-se que as leis da física perdem completamente a validade.
Um dos principais debates foi o problema da perda de informação (unitariedade) que ocorre dentro de um buraco negro. A solução desse problema, junto com o da singularidade do espaço-tempo no instante do Big Bang, exigiria, obrigatoriamente, para muitos cientistas, a necessidade de introduzir uma teoria, a gravidade quântica, que unifique a Relatividade Geral de Einstein, que descreve o universo em grande escala, com a mecânica quântica do microcosmo atômico e subnuclear. Por isso, falou-se também dos buracos negros quânticos. Estes mostram que as suas singularidades centrais desaparecem por efeitos quânticos.
Há pelo menos 3 abordagens para a gravidade quântica: a Asymptotic Safety, a Loop Quantum Gravity e a Teoria das Cordas. Em todas essas abordagens, surgiu das discussões que a Teoria dos Campos Quânticos, que descreve o mundo subnuclear, não é suficiente para descrever também o comportamento em pequenas escalas da gravidade. Essas várias abordagens para a gravidade quântica fazem surgir mais aspectos da gravidade em pequena escala que a teoria dos campos quântica não contempla.
Uma das provas fundamentais para a Teoria do Big Bang foi a descoberta da radiação de fundo cósmica (CMB). Mede-se que todos os pontos sobre a CMB estão na mesma temperatura. Isso implica a necessidade de introduzir um mecanismo, que se chama de inflação cosmológica, que envolve uma expansão exponencial do universo logo após o Big Bang. A inflação sai do congresso como o modelo mais confiável. No entanto, algumas das suas implicações, como o multiverso, a possibilidade da existência de mais de um universo, foram seriamente questionadas.
Especial atenção foi dedicada à recente descoberta das ondas gravitacionais. Previstas pela Teoria da Relatividade Geral, elas foram verificadas depois de um século de pesquisas teóricas e observacionais. Abrem uma nova janela no campo dos sinais astrofísicos. Hoje também se pode estudar o cosmos através de sinais gravitacionais e não somente eletromagnéticos.
Daí, a importância de relançar um diálogo frutuoso na comunidade científica, como explicou o cosmólogo da Scardigli, da Politécnica de Milão: “A finalidade desta Conferência é buscar, de certo modo, fazer com que dialoguem ou se juntem essas duas grandíssimas construções teóricas da física do Século 20, que são a Relatividade Geral e a Mecânica Quântica, que se falam entre si, mas talvez – por assim dizer – não se entendam completamente entre si”.
Seria realmente formidável poder repetir a extraordinária tensão criativa das discussões ocorridas nesses dias e repetir esse tipo de interrogações em futuras oficinas dedicadas a esses temas.







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