“Buraco negro” criado em laboratório confirma teoria de Stephen Hawking sobre radiação

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Após a primeira imagem de um buraco negro confirmar teorias postuladas por Albert Einstein, foi a vez de o cientista britânico Stephen Hawking ter uma parte de seus trabalhos reivindicados.

Pesquisadores confirmaram por meio de um estudo publicado na revista Nature a existência da radiação Hawking, que parece confirmar que sistemas como buracos negros são capazes de emitir radiação. A pesquisa pode ter implicações no que é conhecido como Paradoxo da Informação em Buracos Negros.

A teoria de Hawking sugere que os buracos negros emitem radiação de suas superfícies devido a uma mistura de diferentes fatores relacionados à física quântica e gravidade, incluindo temperatura. Assim, para verificá-la, cientistas do Instituto de Tecnologia Technion-Israel criaram uma forma de buraco negro em laboratório.

Como são ausentes os instrumentos capazes de observar a radiação em torno de buracos negros a grandes distâncias, os pesquisadores optaram por usar um material quântico chamado Condensado de Bose-Einstein que, por meio de um laser capaz de prender átomos de rubídio, criou um “ponto sem retorno”. Este, em vez de consumir luz, afetava o som.

Assim como ocorre com um modelo real, o análogo fazia com que o som entrasse e não pudesse mais escapar. Desta forma, produziu exatamente o que Hawking previra.

Embora evidências semelhantes tenham sido observadas em 2016, o experimento mais recente foi capaz de confirmar uma série de outras características sobre a radiação, incluindo leituras do espectro térmico e comprimentos de onda produzidos, ambos correspondendo às previsões feitas pelo cientista britânico.

Os resultados do estudo também parecem ter implicações no Paradoxo da Informação em Buracos Negros, que questiona se a matéria consumida por um buraco é perdida por completo.

De fato, o paradoxo coloca a Teoria da Relatividade Geral contra as descobertas de Hawking em relação à física quântica. Isto é, embora a relatividade diga que a energia não pode ser destruída, apenas transferida, a radiação de Hawking parece sugerir que ela pode ser eliminada.

O cientista Stephen Hawing foi um dos maiores gênios da Física. Ele morreu em 14/03/2018, deixando um legado de incríveis estudos e contribuições incalculáveis para a ciência. Imagem: Reprodução. 

Sob a ideia da Relatividade Geral, um buraco negro é inescapável. Seu poder gravitacional é tão intenso que nada, nem mesmo a luz (a coisa mais rápida do universo) pode atingir a velocidade de escape. Portanto, um buraco negro não deveria emitir radiação eletromagnética.

Embora o experimento forneça alguma das evidências mais fortes já documentadas sobre o tema, ninguém ainda foi capaz de observar o fenômeno em um buraco negro real. Enquanto esperam que um dia a ciência consiga fazê-lo, os pesquisadores planejam continuar conduzindo o experimento a fim de obter maiores informações sobre como a radiação pode mudar com o tempo.

O que é o Paradoxo da Informação em Buracos Negros?

Esse paradoxo, que pode ser rastreado até Albert Einstein, fascinou Stephen Hawking e outros físicos por décadas.

Em 1915, quando Einstein publicou sua Teoria da Relatividade Geral, previu que os buracos negros poderiam ser definidos por três características principais: massa, carga e rotação. Desta forma, propôs que toda informação que cruza a fronteira de um buraco negro (horizonte de eventos) é perdida para sempre, inclusive a luz.

No entanto, nos anos 70, enquanto Hawking dava continuidade a esse trabalho, descobriu que os buracos negros tinham temperatura e, assim como os objetos quentes que perdem calor, também eventualmente evaporavam e desapareciam. Basicamente, a única informação que ficava para trás após o desaparecimento era a radiação, que sequer possui informações sobre a formação de um buraco negro.

Sob as leis da mecânica quântica, a informação nunca é perdida, apenas transferida ou modificada, no entanto, isso representa um paradoxo para nossa compreensão atual dos buracos negros. Sabendo disso, e determinado a descobrir o que acontecia com os objetos que caíam em um buraco negro, Hawking determinou que a ideia de horizonte de eventos era falha.

Os físicos acreditam que, embora as partículas que caiam em um buraco negro possam desaparecer, suas informações continuam nas partículas quânticas.

Em um artigo mais recente, pouco antes de sua morte, Hawking e seus colegas descobriram que, quando uma partícula carregada entra em um buraco negro, adiciona a ele um tipo de fóton, gerando “cabelos” (deformidades de minutos no espaço-tempo que podem conter informações), que são como impressões holográficas bidimensionais. Sendo assim, embora tudo desapareça no buraco, essas impressões permanecem.

E é neste ponto que a radiação de Hawking entra. Ela sugere que essas partículas não ficam paradas na fronteira do buraco negro, mas são expelidas com toda a força para longe. Logo, a informação existiria, mas de maneira misturada e caótica.

O estudo recente confirmou a existência dessa radiação, o que resolveria o paradoxo. No entanto, essa conciliação ainda está em debate entre os físicos teóricos.

Fonte: Daily Mail / Science Alert