Físicos pensam que finalmente solucionaram o famoso paradoxo do buraco negro de Stephen Hawking

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Créditos: KTSDESIGN / Science Photo Library / Getty Images.

Por Mike McRae
Publicado na ScienceAlert

No coração de cada buraco negro existe um problema. À medida que se dissipam ao longo das eras, levam consigo um pequeno pedaço do Universo. O que, francamente, não está no livro de regras.

É um paradoxo que o falecido Stephen Hawking nos deixou como parte de seu trabalho revolucionário sobre esses objetos monstruosos, inspirando pesquisadores a vir com soluções potenciais por quase meio século.

Em algum lugar entre as duas maiores teorias já construídas na física, há uma falha minúscula, mas significativa. Encontrar uma solução nos permitiria modelar a relatividade geral como um sistema semelhante a partículas ou compreender a física quântica diante do cenário do espaço e do tempo. Se não uma combinação de ambos.

Uma tentativa recente de uma nova teoria por físicos do Reino Unido, dos EUA e da Itália certamente despertou algum interesse na mídia em geral, embora demore algum tempo até que saibamos de uma forma ou de outra se é a solução que buscamos tão desesperadamente.

Matematicamente, é uma nova versão inteligente de uma ideia que vem sendo debatida há algum tempo – uma que afirma que os buracos negros são meio ‘peludos’.

Para entender por que um buraco negro peludo pode ser útil no que diz respeito aos paradoxos, é importante saber por que há um paradoxo para começar.

Buracos negros são massas de matéria tão compactadas que sua gravidade enruga o espaço e o tempo a ponto de nada conseguir reunir a velocidade necessária para escapar.

Normalmente, isso não seria um grande problema. Mas cerca de meio século atrás, Hawking chegou à conclusão de que os buracos negros devem ‘brilhar’ de uma maneira bastante única. Sua deformação do Universo mudaria a natureza ondulatória dos campos quânticos circundantes, de modo que uma forma de radiação de calor fosse produzida.

Para equilibrar toda a matemática, isso significa que os buracos negros gradualmente irradiariam energia, encolheriam a uma taxa acelerada e, eventualmente, deixariam de existir.

Normalmente, a informação que cai em um objeto radiante como uma estrela seria representada no espectro caótico de cores que disparam de sua superfície. Ou é deixado para trás em sua camada fria e densa depois que morre.

Não é assim para buracos negros. Se a teoria da radiação Hawking estiver correta, tudo simplesmente, bem, desapareceria. O que compromete a grande regra da física quântica que diz que a informação que faz de uma partícula uma partícula é conservada no Universo de momento a momento.

Uma parte significativa do debate sobre a natureza do banco de informações de um buraco negro é até que ponto as características e o comportamento de seu conteúdo continuam a afetar seus arredores, mesmo depois de terem passado do limite.

Existem soluções para buracos negros na relatividade geral que reconhecem sua massa, momento angular e carga que também empurram e puxam seus arredores locais. Quaisquer conexões restantes com o Universo são descritas como pelos, com teorias que presumem sua persistência como ‘teoremas da calvície’.

Ter um pouco de pelo daria aos buracos negros um caminho para que suas informações quânticas permanecessem presas no Universo, mesmo que desaparecessem com o tempo.

Assim, os teóricos têm estado ocupados tentando encontrar maneiras de fazer com que as leis que dizem ao espaço e ao tempo como curvar se entrosassem com as leis que dizem às partículas como compartilhar suas informações.

Esta nova solução aplica o pensamento quântico à gravidade na forma de partículas teóricas chamadas grávitons. Estas não são partículas genuínas como elétrons e quarks, já que ninguém viu uma em carne e osso ainda. Elas podem nem existir.

Isso não significa que não podemos descobrir como eles seriam se o fizessem, ou considerar possíveis estados quânticos nos quais eles poderiam operar.

Através de uma série de passos lógicos da forma como os grávitons podem se comportar sob certas condições de energia, a equipe demonstra um modelo razoável de como as informações dentro de um buraco negro podem permanecer conectadas com o espaço ao redor em seus pontos de não retorno – como pequenas perturbações do campo gravitacional do buraco negro (os cabelos).

Como teoria, é bem interessante e baseada em uma estrutura sólida. Mas há um longo caminho a percorrer antes de podermos marcar como ‘resolvido’ esse paradoxo.

De um modo geral, há duas maneiras pelas quais a ciência progride. Uma é ver algo estranho e tentar explicá-lo. A outra é adivinhar algo estranho e depois tentar encontrá-lo.

Ter um mapa teórico como esse é inestimável em nossa jornada em direção a uma solução para um dos paradoxos mais desconcertantes da física.

Esta pesquisa foi publicada na Physical Review Letters.