Por Davide Castelvecchi
Publicado na Nature
Quase um mês depois de Stephen Hawking e seus colegas apresentarem um artigo online sobre buracos negros, os físicos ainda não conseguem concordar sobre seu significado.
Alguns apoiam a alegação da pré-impressão – que fornece um caminho promissor para resolver um enigma conhecido como paradoxo da informação do buraco negro, que Hawking identificou a mais de 40 anos atrás. “Eu acho que há um sentimento geral de excitação que temos uma nova forma de olhar para as coisas, o que pode nos tirar do impasse”, diz Andrew Strominger, um físico da Universidade de Harvard em Cambridge, Massachusetts, e um co-autor do mais recente artigo.
Strominger apresentou os resultados no dia 18 de Janeiro, numa palestra cheia na Universidade de Cambridge, Reino Unido, onde Hawking está baseado.
Outros não têm tanta certeza de que a abordagem pode resolver o paradoxo, embora alguns dizem que o trabalho ilumina vários problemas na física. Em meados da década de 1970, Hawking descobriu que os buracos negros não são realmente pretos, e de fato alguns emitem radiação. De acordo com a física quântica, pares de partículas devem saltar de flutuações quânticas apenas fora do horizonte de eventos – ponto de onde nada mais sai do buraco negro. Algumas dessas partículas escapam da atração do buraco negro e retiram uma porção de sua massa, fazendo com que o buraco negro encolha lentamente e desapareça eventualmente.
Em um artigo publicado em 1976, Hawking salientou que as partículas outflowing – agora conhecidas como radiação Hawking – teriam propriedades completamente aleatórias. Como resultado, uma vez que o buraco negro desapareça, a informação de qualquer coisa que já havia caído nele estaria perdida no Universo. Mas este resultado conflita com a lei da física que diz que a informação, assim como a energia, é conservada, criando o paradoxo. “Esse artigo foi responsável por mais noites sem dormir entre os físicos teóricos do que qualquer artigo na história”, disse Strominger durante sua palestra.
O erro, Strominger explicou, foi ignorar o potencial do espaço vazio para transportar informações. Em seu trabalho, ele e Hawking, junto com seu terceiro co-autor Malcolm Perry, também da Universidade de Cambridge, trazem as partículas suaves. Estas são versões de baixa energia de fótons, partículas hipotéticas conhecidas como grávitons e outras partículas. Até recentemente, elas eram usadas principalmente para fazer cálculos em física de partículas. Mas os autores observaram que o vácuo em que um buraco negro existe não precisa ser desprovido de partículas – apenas de energia – e, portanto, as partículas suaves estão presentes lá em um estado de energia zero.
Sendo assim, eles escrevem, qualquer coisa que cai em um buraco negro iria deixar uma marca sobre estas partículas. “Se você está em um vácuo e você tenta respirar – ou fazer qualquer coisa – você agita um monte de grávitons suaves”, disse Strominger. Após essa perturbação, o vácuo em torno do buraco negro muda, e as informações ficam preservadas, afinal.
O artigo continua a sugerir um mecanismo para transferir essas informações para o buraco negro – o que teria que acontecer para o paradoxo ser resolvido. Os autores fazem isso calculando como codificar os dados em uma descrição quântica do horizonte de eventos, conhecido caprichosamente como “cabelo do buraco negro”.
Transferência complexa
Ainda assim, o trabalho está incompleto. Abhay Ashtekar, que estuda a gravidade na Pennsylvania State University, em University Park, diz que ele o caminho que os autores encontraram para transferir as informações para o buraco negro – que eles chamam de “cabelo suave” – não convence. E os autores reconhecem que eles ainda não sabem como a informação seria posteriormente transferida para a radiação de Hawking, um passo necessário.
Steven Avery, físico teórico da Universidade de Brown, em Providence, Rhode Island, é cético de que a abordagem vai resolver o paradoxo, mas está animado com a maneira que amplia o significado das partículas suaves. Ele nota que Strominger descobriu que as partículas suaves revelam simetrias sutis das forças conhecidas da natureza, “algumas conhecidas e outras novas”.
Outros físicos estão mais otimistas sobre as perspectivas do método para resolver o paradoxo da informação, incluindo Sabine Hossenfelder do Instituto de Estudos Avançados em Frankfurt, na Alemanha. Ela diz que os resultados do cabelo suave, juntamente com um pouco de seu próprio trabalho, parecem resolver uma controvérsia mais recente sobre buracos negros, conhecido como o problema do firewall. Esta questão é sobre se a formação da radiação Hawking faz com que o horizonte de eventos seja um lugar muito quente. Isso contradiz a teoria da relatividade geral de Albert Einstein, onde se um observador cair no horizonte não verá mudanças bruscas no ambiente.
“Se o vácuo tem diferentes estados”, diz Hossenfelder, “então você pode transferir informações para a radiação sem ter de colocar qualquer tipo de energia no horizonte. Consequentemente, não existe firewall”.
