Em 1974, Stephen Hawking apresentou uma ideia intrigante: usando os princípios da física quântica, ele previu que, embora nada deva escapar do buraco negro horizonte de eventosessas feras cósmicas podem realmente emitir partículas. E ao ejetar essas partículas, os buracos negros encolherão durante muito tempo, eventualmente evaporarão e possivelmente explodir.
Hawking desencadeou um debate que continua há mais de 50 anos. A ideia de que os buracos negros evaporam coloca dois princípios fundamentais da física – a relatividade geral e a mecânica quântica – em conflito.
Mas, supondo que Hawking e outros estejam corretos, como um buraco negro evaporaria, sem deixar nada para trás? Antes de explorarmos esta ideia alucinante, é importante saber que os físicos teóricos ainda estão debatendo como isso é possível. Mas nas últimas décadas, surgiram uma série de explicações potenciais sobre como os buracos negros parecem desafiar as regras do nosso universo ao desaparecerem.
“Passamos os últimos 50 anos brigando por isso”, Daniel Harlowum físico do MIT, disse ao Reside Science. “Eu diria que agora entendemos isso muito melhor do que Hawking.”
“De acordo com a relatividade geral, tudo só pode entrar (em um buraco negro) e nada pode sair”, disse Heino Falckeum astrofísico da Universidade Radboud, na Holanda, que esteve envolvido na captura do primeira imagem de um buraco negro em 2019. “Tudo o que é jogado é completamente esmagado em uma ponta.”
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Mas cerca de 60 anos depois, Hawking cálculos mostrou que talvez nem tudo seja esmagado por buracos negros. Na mecânica quântica, pares de partículas – partículas e antipartículas – aparecem e desaparecem da existência. Essas partículas geralmente se anulam.
Mas Hawking argumentou que as flutuações dos campos no horizonte de eventos, o “ponto sem retorno” de um buraco negro, além do qual nada pode escapar, significa que essas partículas nem sempre se anulam: uma dessas partículas pode ser sugada para dentro do buraco negro, enquanto o outro é ejetado para o espaço, deixando para trás uma nuvem chamada radiação Hawking. À medida que mais e mais partículas são ejetadas, os buracos negros começam a perder energia e massa e, eventualmente, desaparecem, de acordo com esta teoria.
Este processo seria muito lento. Um buraco negro com a massa do Sol poderia levar 10 ^ 67 anos evaporar completamente – mais tempo do que a idade atual do universo. E os cientistas ainda não encontraram provas disso; buracos negros não parecem liberar radiação térmicao que significa que a radiação Hawking pode não ser detectável. Alguns cientistas estão tentando dar uma olhada nesta radiação indescritível em laboratórios e em pequenos buracos negros, que supostamente evaporam mais rapidamente do que os da nossa galáxia.
Paradoxo do buraco negro
No entanto, a ideia de Hawking tem algumas ressalvas que levam a questões confusas. A evaporação introduz um enigma chamado paradoxo da informação do buraco negro. Se um buraco negro evaporar e desaparecer, as partículas que ele deixa para trás carecem de informações sobre o estado authentic da matéria. Isto viola um conceito central da física – que um sistema num determinado momento deve determinar, ou refletir, o seu estado noutro – também conhecido como previsibilidade.
Os cientistas ainda estão debatendo como resolver este paradoxo. “O que é surpreendente sobre o paradoxo de Hawking é que qualquer resolução do mesmo exige que se desista de algum princípio sagrado da física”, disse Harlow. A solução de Hawking foi desistir da previsibilidade, como ele lamentou em um artigo de 1976.
Alguns físicos estão examinando as leis em torno da termodinâmica para resolver esta discrepância e como a entropia afeta as informações quânticas. Outro grupo de físicos está examinando a localidade, o princípio de que os objetos são diretamente influenciados apenas pelo seu entorno imediato. Eles acreditam que o paradoxo da informação pode ser resolvido através de algo chamado não localidade quântica — a ideia de que as partículas dentro de um buraco negro partilham o seu estado quântico com partículas correlacionadas fora dele.
Apesar do progresso na compreensão da evaporação dos buracos negros, os mistérios continuam a acumular-se. Em um estudo de 2023 na revista Cartas de revisão físicaFalcke e colegas argumentaram que o paradoxo da informação pode não se limitar aos buracos negros. Ao redesenhar os cálculos de Hawking, a equipe propôs que todos os objetos podem ter o mesmo problema. Todas as coisas podem estar evaporandoaprofundando assim o quebra-cabeça.
“Há algo no mundo que não podemos explicar”, disse Falcke. “Mas, você sabe, ao criar mais mistérios, podemos eventualmente estar um passo mais perto de uma solução.”
