Cientistas acabam de criar um buraco negro em laboratório

Cerca de 42 anos atrás, o renomado físico teórico Stephen Hawking propôs que nem tudo o que entra em contato com um buraco negro sucumbe a ele. Minúsculas partículas de luz (fótons) são às vezes expulsas de volta para fora, roubando do buraco negro uma quantidade infinitesimal de energia, e esta perda gradual de massa ao longo do tempo significa que cada buraco negro no universo vai evaporar algum dia.

Conhecidas como radiação Hawking, estas partículas que escapam ajudam a dar sentido a algum dos maiores enigmas do Universo conhecido, mas depois de mais de quatro décadas, ninguém foi capaz de realmente provar que elas existem, e a proposta de Hawking permaneceu firmemente em território hipotético.

Mas tudo isso pode estar prestes a mudar com dois grupos independentes de pesquisadores relatando ter encontrado provas para sustentar as afirmações de Hawking, e poderíamos ver um dos maiores físicos vivos, finalmente, ganhar um prêmio Nobel.

Então vamos voltar a 1974, quando tudo isso começou. Hawking tinha entrado em uma discussão com o estudante de graduação da Universidade de Princeton, Jacob Bekenstein, que sugeriu em sua tese de PhD que a entropia de um buraco negro – a “desordem” de um sistema, relacionada ao seu volume, energia, pressão e temperatura – era proporcional a área do seu horizonte de eventos.

Como Dennis Overbye explica ao The New York Times, este era um problema, porque de acordo com o entendimento aceito das leis físicas no momento – incluindo o próprio trabalho de Hawking – a entropia e o volume de um buraco negro nunca poderiam diminuir.

Hawking investigou as alegações, e em breve, percebeu que estava errado. “Hawking fez um cálculo prodigioso incluindo a teoria quântica, as estranhas regras que regem o mundo subatômico, e ficou chocado ao encontrar partículas próximas a um buraco negro, indicando que ele não era tão negro assim”, escreve Overbye.

Hawking propôs que o Universo está repleto de “partículas virtuais” que, de acordo com o que sabemos sobre como a mecânica quântica funciona, piscam dentro e fora de existência e se aniquilam mutuamente, logo que elas entram em contato – exceto se acontecer de surgirem uma de um lado e outra do outro lado do horizonte de ventos. Basicamente, uma partícula é engolida pelo buraco negro, e a outra irradia para o espaço.

A existência de radiação Hawking responde a uma série de perguntas sobre como os buracos negros realmente funcionam, mas no processo levantam um monte de problemas que os físicos ainda estão tentando conciliar.

“Nenhum resultado em física teórica tem sido mais fundamental ou influente do que sua descoberta de que os buracos negros têm entropia proporcional à sua área de superfície”, diz Lee Smolin, físico teórico do Instituto Perimeter de Física Teórica no Canadá.

Enquanto Bekenstein recebeu o Prêmio Wolf em 2012 e o prêmio Einstein da Sociedade Americana de Física em 2015 por seu trabalho, nenhum cientista foi premiado com o prêmio de maior prestígio na ciência para a descoberta. Bekenstein faleceu no ano passado, mas Hawking está agora mais perto do que nunca para ver sua hipótese comprovada.

O problema? Lembra quando eu disse que os fótons que escapam estavam roubando uma quantidade infinitesimal de energia a partir de um buraco negro toda vez que eles escapavam? Bem, infelizmente para Hawking, esta radiação é tão delicada que é praticamente impossível detectá-la a milhares de anos-luz de distância.

Mas o físico Jeff Steinhauer da Universidade Technion em Haifa, Israel, pensa que é fácil chegar a uma solução – se não podemos detectar a radiação Hawking em buracos negros milhares de anos-luz de distância com nossos melhores instrumentos, por que não trazer os buracos negros para nossos melhores instrumentos?

Como relata Oliver Moody para o The Times, Steinhauer conseguiu criar um “buraco negro” feito de som, e quando ele ligou as engrenagens, testemunhou partículas roubando a energia e escapando.

Relatando sua experiência em um artigo publicado no site arXiv.org, Steinhauer diz que arrefeceu o hélio para um pouco acima do zero absoluto, em seguida, agitou-o tão rápido até formar uma ‘barreira’, através do qual o som não deveria ser capaz de passar.

“Steinhauer disse ter encontrado sinais de que fônons, os muito pequenos pacotes de energia que compõem as ondas sonoras, estavam vazando para fora do buraco negro sônico tal como equações de Hawking previram”, relata Moody.

Para ser claro, os resultados dessa experiência ainda não foram revistos por pares, e investigações mais aprofundadas devem ser feitas em breve. [ScienceAlert]

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