Um novo estudo combinando os dados do Observatório de Raios-X Chandra da NASA, do Telescópio de Raios-Gamma Fermi e do Very Energetic Radiation Imaging Telescope Array (VERITAS) no Arizona está ajudando os cientistas a estabelecerem os limites na natureza quântica do espaço tempo em escalas extremamente pequenas.
Certos aspectos da mecânica quântica predizem que o espaço-tempo – as três dimensões do espaço, mais o tempo – não é suave na escala de cerca de dez vezes um bilionésimo de um trilionésimo de diâmetro do núcleo do átomo de hidrogênio. Eles referem à estrutura que pode existir nesse tamanho extremamente pequeno como a “espuma do espaço-tempo”. Essa ilustração artística mostra como essa estrutura espumosa do espaço-tempo pode parecer, mostrando que pequenas bolhas quadrilhões de vezes menor do que o núcleo de um átomo estão flutuando constantemente e duram por somente uma fração infinitesimal de um segundo.
Pelo fato da espuma do espaço-tempo ser tão pequena, é impossível observá-la diretamente. Contudo, dependendo qual modelo do espaço-tempo você usa, a luz que está viajando por grandes distâncias cósmicas pode ser afetada pela espuma invisível de modo que os cientistas podem analisar. Mais especificamente, alguns modelos predizem que a acumulação das incertezas das distâncias para a luz viajando através de bilhões de anos-luz poderia fazer com que a qualidade da imagem chegasse a um grau em que os objetos tornassem indetectáveis. O comprimento de onda onde a imagem desaparece deve depender do modelo de espuma do espaço-tempo que se usa.
Os pesquisadores usaram observações de raios-X e de raios-gamma de quasares bem distantes – fontes luminosas produzidas pela matéria em queda em direção de buracos negros supermassivos – para testar modelos da suavidade da estrutura do espaço-tempo. A detecção de raios-X do Chandra de seis quasares, mostrada na parte superior do gráfico, em distâncias de bilhões de anos-luz, exclui um modelo, de acordo com o qual os fótons se difundem aleatoriamente através da espuma do espaço-tempo numa maneira similar à que a luz é difundida através de uma neblina. Detecções de quasares distantes em comprimentos de onda mais curtos dos raios-gamma com o Fermi e até mesmo com comprimentos ainda mais curtos com o VERITAS demonstram que um segundo modelo, chamado de modelo holográfico com menos difusão não trabalha.
Esses resultados aparecem na edição de 20 de Maio de 2015 do The Astrophysical Journal. Os autores desse estudo são Eric Perlman (Florida Institute of Technology), Saul Rappaport (Massachusetts Institute of Technology), Wayne Christensen (University of North Carolina), Y. Jack Ng (University of North Carolina), John DeVore (Visidyne), e David Pooley (Sam Houston State University).
O Marshall Space Flight Center da NASA em Huntsville, Alabama, gerencia o programa do Chandra para o Science Mission Directorate da agência em Washington. O Smithsonian Astrophysical Observatory em Cambridge, Massachusetts, controla as operações científicas e de voo do Chandra.
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