2.c Soluções Patológicas da Relatividade Geral

Um tipo de solução de algumas teorias da Gravitação que apresenta caracterísiticas incomuns são os "buracos de minhoca" (wormholes). Estes podem ser entendidos como túneis que unem dois universos ou dois pontos distantes no mesmo universo. Uma das características mais notáveis dos wormholes é que eles permitem a formação de curvas tipo tempo fechadas. Uma outra característica importante deste tipo de espaços-tempos é que eles precisam de matéria que viola as condições de energia como fonte. As duas características podem parecer pouco realistas, mas não há leis na Física que as proíbam. Conseqüentemente, é interessante estudar se os wormholes existem ou não na natureza, através das consequências observacionais de sua existência. Esta idéia foi adotada em S.P.Bergliaffa e K.Hibberd (2000), onde estudamos a propagação das ondas eletromagnéticas em um wormhole estático com simetria esférica. Qualquer ressonância no coeficiente de transmissão das ondas passando através da garganta do wormhole seria visto como linhas de absorção, as quais forneceriam informação sobre o tamanha desta garganta. Embora, neste caso simples, não tenhamos descoberto ressonâncias, foi ele de grande ajuda como preparação para a análise de casos mais importantes do ponto de vista da Astrofísica.

Uma das configurações que poderia ter relevância em Astrofísica é a do wormhole em rotação. Embora esta caso tenha sido estudado anteriormente, a atenção foi centrada apenas na geometria do problema. Numa comunicação recente (S.P.Bergliaffa e K.Hibberd, gr-qc/0006041) mostramos que, embora possam existir wormholes em rotação com um fluido perfeito como fonte, na maioria dos caso é preciso um fluido mais complicado (por exemplo, com stress anisotrópico ou fluxo de calor).

O problema central (ainda não resolvido) está relacionado à descrição da matéria que gera o wormhole. Essa matéria está sujeita a algumas restrições. Não obstante, tais restrições não são suficientes para determinar univocamente o tensor de energia-momento e, então, os wormholes estão longe de ser soluções únicas das equações de Einstein. Trataremos de restringir o conteúdo de matéria tanto quanto seja possível, usando resultados da Teoria Quântica de Campos em espaços curvos. Em particular, tentaremos aplicar a idéia de restrições na densidade de energia negativa usando desigualdades quânticas no caso de um wormhole genérico. Restringindo ao máximo as propriedades da matéria, será possível enunciar consequências observacionais mais específicas de existência destes objetos.