Ciência no filme “Interstellar”: buracos de minhoca, buracos negros, espaço-tempo
Recentemente lançado nas telas do filme visualmente emocionante “Intestellar” é baseado em conceitos científicos reais, como Buracos negros rotativos, buracos de minhoca e a extensão do tempo.
Mas se você não está familiarizado com esses conceitos, então talvez um pouco confuso enquanto assiste.
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No filme, uma equipe de exploradores espaciais viaja para jornada extragaláctica pelo montículo. Por outro lado, eles caem em um sistema solar diferente com um buraco negro em rotação em vez de uma estrela..
Eles estão em uma corrida com espaço e tempo para cumprir sua missão. Essa jornada cósmica pode parecer um pouco confusa, mas é baseada nos princípios básicos da física.
Aqui estão os principais 5 conceitos de física, o que você precisa saber para entender o Interstellar:
Gravidade artificial
O maior problema que enfrentamos, pessoas com longas viagens espaciais, é leveza. Nós nascemos na Terra, e nosso corpo se adaptou a certas condições gravitacionais, mas quando estamos no espaço por um longo tempo, nossos músculos começam a enfraquecer.
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Este problema é enfrentado pelos heróis no filme “interestelar”.
Para lidar com isso, os cientistas criam gravidade artificial na nave espacial. Uma maneira de fazer isso é girar uma espaçonave, como em um filme. A rotação cria uma força centrífuga que repele objetos para as paredes externas do navio. Esta repulsão é como a gravidade, apenas na direção oposta.
Essa forma de gravidade artificial que você experimenta quando você viaja em torno de uma curva de pequeno raio e parece que você o empurra para fora, a partir do ponto central da curva. Em uma nave espacial girando, as paredes para você se tornam um piso.
Buraco negro rotativo no espaço
Astrônomos, embora indiretamente, observados em nosso universo Buracos negros rotativos. Ninguém sabe o que está no centro de um buraco negro, mas os cientistas têm um nome para isso – singularidade.
Buracos negros rotativos distorcem o espaço ao seu redor de uma maneira diferente, em contraste com buracos negros fixos.
Esse processo de distorção é chamado de “arrastando sistemas de referência inercial” ou o efeito Lense-Thirring, e afeta a aparência do buraco negro, distorcendo o espaço e, mais importante, o espaço-tempo em torno dele. O buraco negro que você vê no filme é o suficiente fortemente aproximada ao conceito científico.
- Nave espacial “Endurance” vai para Gargantua – buraco negro supermassivo ficcional uma massa de 100 milhões de vezes o sol.
- Ele está localizado a uma distância de 10 bilhões de anos-luz da Terra, e em torno dele gira vários planetas. Gargantua gira com uma velocidade espantosa de 99,8% da velocidade da luz.
- O disco de acreção de Garagantua contém gás e poeira com a temperatura da superfície do sol. O disco fornece planetas de Gargantua com luz e calor.
A forma complexa do buraco negro no filme se deve ao fato de que a imagem do disco de acreção é curvada por lentes gravitacionais. Dois arcos aparecem na imagem: um é formado sobre o buraco negro e o outro abaixo dele.
Molehill
O molehill ou wormhole usado pela tripulação na Interstellar é um dos fenômenos do filme, cuja existência não está provada. É hipotético, mas muito conveniente nos assuntos de histórias de ficção científica, onde é necessário superar uma grande distância cósmica.
Apenas wormholes são uma espécie de o caminho mais curto pelo espaço. Qualquer objeto com massa cria uma marta no espaço, o que significa que o espaço pode ser esticado, deformado e até dobrado.
Um buraco de minhoca é como uma dobra no tecido do espaço (e do tempo), que conecta duas áreas muito remotas, o que ajuda os viajantes espaciais para cobrir uma longa distância em um curto período de tempo.
O nome oficial do buraco de minhoca é a “ponte Einstein-Rosen”, uma vez que foi proposto pela primeira vez por Albert Einstein e seu colega Nathan Rosen em 1935..
- Em diagramas bidimensionais, a boca de um buraco de minhoca é mostrada como um círculo. No entanto, se pudéssemos ver um monte de terra, pareceria uma esfera.
- Na superfície da esfera, uma visão gravitacionalmente distorcida do espaço do outro lado da “toca”.
- Dimensões do buraco de minhoca no filme: 2 km de diâmetro e a distância de transferência é de 10 bilhões de anos-luz.
Dilatação do tempo gravitacional
A dilatação do tempo gravitacional é um fenômeno real observado na Terra. Surge porque tempo relativo. Isso significa que ele flui de maneiras diferentes para diferentes sistemas de coordenadas.
Quando você está em um forte ambiente gravitacional, O tempo flui mais devagar para você em comparação com pessoas em um ambiente gravitacional fraco.
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Se você está perto de um buraco negro, como em um filme, seu sistema de coordenadas e, portanto, a percepção do tempo é diferente da percepção de quem está na Terra. Isso ocorre porque a atração gravitacional do buraco negro é o mais forte, quanto mais perto você está dele.
- De acordo com a equação de Einstein, o tempo flui mais lentamente em campos gravitacionais mais elevados. A mesma coisa acontece em um planeta próximo a um buraco negro: o relógio tende mais lentamente do que em uma espaçonave que gira mais.
- A presença de massa deforma a membrana, como uma folha de borracha.
- Se massa suficiente é concentrada em um ponto, uma singularidade é formada. Objetos que se aproximam da singularidade passam pelo horizonte de eventos dos quais nunca retornam.
Para você, o minuto perto do buraco negro durará 60 segundos, mas se você pudesse olhar o relógio na Terra, o minuto duraria menos de 60 segundos. Isso significa que você envelhecerá mais devagar do que as pessoas na Terra, e quanto mais forte o campo gravitacional em que você está, mais lento o tempo.
Isso desempenha um papel importante no filme, quando os pesquisadores se encontram com um buraco negro no centro de outro sistema solar..
O universo de cinco dimensões
Albert Einstein dedicou os últimos 30 anos de sua vida ao desenvolvimento de “teoria de tudo“que combinaria os conceitos matemáticos da gravidade com as outras três forças fundamentais da natureza: força forte, poder fraco e força eletromagnética”. Ele, como outros físicos, falhou..
Alguns físicos acreditam que a única maneira de resolver este enigma é perceber nossa O universo, como um 5-dimensional, em vez de 4-dimensional, como sugerido por Einstein na teoria da relatividade, onde um espaço tridimensional é combinado com o tempo unidimensional.
No filme, nosso universo é representado em cinco dimensões, e a gravidade desempenha um papel importante em tudo isso..
Nosso universo tridimensional pode ser representado como uma membrana plana (ou “brane”) flutuando no hiperespaço quadridimensional.
