Buracos-de-Minhoca no meio (de) “Interestelar”

Algum tempo atrás falei sobre alguns filmes que envolviam ciência, mais especificamente física, de maneira séria. Se você não está morto deve saber que  hoje haverá a estréia do novo filme do Christopher Nolan, o assim chamado “Interestelar”. O trailer é esse aqui

A estória do filme gira em torno de que em um futuro próximo a Terra está morrendo/expediente-narrativo-conveniente de modo que a humanidade precisa arrumar outro planeta habitável. Isso não é importante. O importante é que como as estrelas mais próximas ainda assim estão muito distantes se faz necessário um outro meio de chegar até o tal planeta habitável de forma rápida. E esse meio é um buraco-de-minhoca, um quase literal buraco no próprio espaço e tempo que conecta duas regiões distantes do universo, do mesmo modo que, em teoria, o trajeto mais curto do Brasil ao Japão é um buraco pelo meio do planeta. A diferença é que o universo não está contido em um “espaço maior”, então o buraco-de-minhoca não é um túnel através de nada, ele é simplesmente uma região de espaço conectando outra região de espaço de forma que se você fizer um laço passando pelas duas aberturas do buraco-de-minhoca não vai conseguir diminuir o tamanho da corda arbitrariamente como conseguiria se fizesse o laço no meio do sistema solar, por exemplo.

“Mas Cesar”-ouço você dizendo-“essa é a coisa mais estúpida que já li no seu blog, esse será só mais um filme onde ciência=mágica trocando abracadabra por ponte de Einstein-Rosen“. Mas não desta vez meu caro leitor(a). Se você for no IMDb do filme vai ver entre os produtores executivos um tal de Kip Thorne. Duas coisa interessantes sobre esta pessoa: sim, Kip é o primeiro nome dele de verdade e ele é um físico teórico que está entre os principais nomes da “era de ouro da Relatividade Geral”, junto com o Roger Penrose e o Stephen Hawking, de quem é amigo pessoal e colaborador. Também foi um dos maiores responsáveis pelo LIGO, um detector de ondas gravitacionais, ter saído do papel e estar hoje em busca de suas primeiras detecções.

Há mais ou menos uma década o Kip e a Lynda Obst, uma produtora americana, tiveram uma idéia de fazer um filme cientificamente preciso, mas mais importante que isso onde a ciência tivesse um papel de destaque. A idéia de fazer uma ficção com essa restrição atraiu o Spielberg para dirigir, que trouxe o Jonathan Nolan para fazer o roteiro. No final, por questões corporativas, o Spielberg saiu do projeto e o Christopher Nolan entrou de diretor. Como o Preskill conta no blog dele, no final o roteiro do Kip e da Lynda foi muito modificado, mas o conceito do filme permaneceu.

O quão longe eles levam esse conceito no filme? Bom, o Kip Thorne se juntou com a empresa de efeitos visuais e ao invés de explicar como um buraco negro se parece ele levou as equações da relatividade geral para que eles simulassem a matemática usando o CG. Ficou mais ou menos assim:

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Buraco Negro no filme “Interestelar”

O que está nessa imagem? Como já expliquei antes, um buraco negro é uma região do espaçotempo que está tão deformada, ou curvada mais tecnicamente falando, que a luz que passa nessa região não consegue mais sair. Então se nenhuma luz sai do buraco negro ele é só uma região negra em que não vemos nada, a esfera no centro da imagem. Mas isso não é tudo, imagine agora que uma estrela passe perto do buraco negro. Se ela chegar perto o suficiente, uma distancia chamada limite de Roche, a força gravitacional do buraco negro vai destruir a estrutura da estrela e transformá-la em pó, formando um círculo de poeira ao redor dele, exatamente como os anéis de Saturno, mas nesse caso chamado disco de acreção.

A diferença é que se o buraco negro estiver rodando essa poeira acelera muito, e consequentemente esquenta muito? E o que acontece quando pegamos um material e deixamos ele bem quente. Dica: olhe para o teto. Exatamente, ele emite luz como uma lâmpada. É por isso que tem um anel brilhante no plano horizontal da imagem. Mas e o halo no plano vertical? Ali não tem nada, é só uma miragem!

Sabe como num dia de calor você vê uma imagem borrada do carro no pavimento da rua? Obviamente não tem um carro dentro do asfalto, é só o fato que o calor altera o índice de refração do ar de modo que a luz que reflete do carro e sai em direção ao chão passa pelo ar quente que agora atua como uma lente e curva o raio de luz, este agora indo na sua direção. Mais ou menos a mesma coisa acontece no buraco negro. A gravidade é tão forte que curva os raios de luz emitidos pelo disco de acreção. Então o halo vertical que você vê é a luz emitida pela parte do disco atrás do buraco negro. Os raios de luz emitidos verticalmente são curvados e direcionados até o lugar onde está se observando o buraco negro. Por mudar a direção do raio de luz como se esse tivesse passado por um instrumento ótico é que chamamos esse efeito de lentes gravitacionais. Não só buracos negros, como outros objetos massivos também tem lente gravitacionais observáveis, até mesmo o Sol, e essa é uma técnica astronômica muito utilizada atualmente para encontrar tais objetos massivos, incluindo aqui possíveis buracos-de-minhoca.

Mas eu divago. O que você talvez tenha lido é que as imagens de CG são geradas não baseadas em conceitos artísticos, mas nas próprias equações da relatividade geral, as mesmas que eu estudo diariamente. Então ao ver aquela imagem acima você está de fato aprendendo relatividade. Tão preciso é o filme em relação a física que o Kip Thorne vai publicar artigos sobre coisas que ele descobriu com a ajuda do CG. Então no filme aparecem os retratos mais realistas de buracos negros jamais feitos. Certo?

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Buraco Negro tirado do trabalho do astrofísico Jean-Alain Marck

Err, não exatamente. A imagem acima é um buraco negro com disco de acreção feita por Jean-Alain Marck na década de 90, baseado no trabalho pioneiro de Jean-Pierre Luminet. Embora em menor resolução a imagem é feita mais ou menos da mesma perspectiva, e dá para notar que é bem diferente do que aparece no filme. Em particular ela é bem assimétrica. Isso porque, conforme o próprio Kip Thorne já afirmou, em email ao Prof. Luminet, na produção do filme eles acabaram desconsiderando certos efeitos na formação da imagem, como o efeito Doppler, para não confundir a audiência.

“Então o filme não é 100% realista, não é tão fiel a ciência como a propaganda afirma” você diz. Veja bem, sabe como na física da escola é comum nos exercícios aparecer a frase “desprezando a resistência do ar”? Significa que ao desprezar efeitos que sabemos estar lá nós não estamos sendo realistas, e portanto a física em nível escolar está errada?

Essa visão vem do nosso relacionamento disfuncional com a ciência. Essa, como a arte, não tem como objetivo apenas retratar o mundo como é, mas nos permitir entendê-lo e assim se relacionar com ele. Quando dizemos que desprezamos certo efeito, a resistência do ar na escola ou o efeito Doppler no filme, o que queremos comunicar é que estamos nos focando em um aspecto da realidade para melhor entendê-lo, do mesmo modo que um quadro de van Gogh nos permite entender, e assim dialogar, com um aspecto da realidade, ainda que ele não seja um retrato fidedigno do que os olhos vêem

Com isso quero expressar minha esperança de que o filme será o cientificamente mais preciso já feito, com as qualificações acima, e que seja interessante de assistir.  Basta que a audiência tenha a postura correta.

E para quem tiver curiosidade o Kip Thorne lança amanhã um livro sobre a física do filme. Também dele, e excelente leitura, é o “Black Holes and Time Warps“. Além disso quero deixar a promessa de explicar qualquer parte da física do filme que alguém quiser entender melhor, é só deixar um comentário aqui embaixo após assistir. Apenas lembre de colocar um alerta de spoilers para não incitar ódio coletivo. Enquanto isso pode dar uma olhada nesse vídeo sobre o CG do buraco negro

PS: Sim eu sei, não falei nada da física dos buracos-de-minhoca e você está “xingando muito do twitter” que eu uso títulos sensacionalistas só para ter mais visualizações. Para reiterar, um buraco negro não é de modo algum um buraco de minhoca, não é possível por nada no mundo. Esse texto falou do primeiro para esclarecer o quão cientificamente acurado é o filme. Com relação ao segundo, to aqui estudando sobre os buracos-de-minhoca mas ainda não entendi que tipo exatamente deve aparecer no filme. Quando eu aprender mais e conferir no filme exatamente qual a idéia central eu faço um post novo só sobre isso.

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