Fabrício Mainenti
RedatorDurante muito tempo, acreditou-se que os buracos negros só podiam crescer, já que nada conseguia escapar deles. Mais tarde, Stephen Hawking refutou essa teoria, demonstrando que a radiação pode, de fato, escapar de seu interior e que, na verdade, esse processo faz com que o buraco negro desapareça gradualmente.
Essa hipótese gerou um novo paradoxo: de acordo com a mecânica quântica, a informação não pode ser criada nem destruída em um sistema quântico.
Se a informação não pode ser destruída, quando o buraco negro desaparece, para onde vai toda a informação que ele armazenava? Essa questão permaneceu um mistério até que uma equipe de cientistas da Academia Eslovaca de Ciências decidiu realizar simulações em um sistema de 7 dimensões.
Um lembrete sobre buracos negros
Um buraco negro é um objeto astronômico tão massivo que sua força gravitacional impede que qualquer coisa escape dele, nem mesmo a luz. A uma certa distância do buraco negro encontra-se o horizonte de eventos, o ponto sem retorno além do qual tudo é atraído para dentro.
Radiação Hawking
Na década de 1970, Stephen Hawking propôs uma hipótese que derrubou a ideia de que nada pode escapar de um buraco negro. Segundo ele, se considerarmos a física quântica, algo pode acontecer.
O princípio da incerteza de Heisenberg afirma que o vácuo não é verdadeiramente vazio. Pares partícula-antipartícula estão constantemente se formando, aparecendo e desaparecendo. Se isso ocorrer nas proximidades do horizonte de eventos, uma dessas partículas pode ser atraída para o buraco negro, enquanto outra consegue escapar, estando ligeiramente além do ponto sem retorno.
Essa fuga extrai energia do buraco negro. Isso é o que ficou conhecido como radiação Hawking.
Buracos negros que desaparecem
Todos nós já ouvimos a famosa fórmula de Einstein da teoria da relatividade: E = mc². Como c é uma constante, se há energia, também deve haver massa e, portanto, se a energia é perdida, a massa também deve ser perdida para manter a constante. Isso significa que, cada vez que um buraco negro perde energia, ele também perde massa. São objetos muito massivos; levariam muito tempo para morrer, mas eventualmente morrem.
Surge então o paradoxo
Inicialmente, muitos colegas consideraram a hipótese de Hawking um absurdo. No entanto, hoje em dia é muito mais amplamente aceito. Mesmo assim, inegavelmente apresenta problemas, como o paradoxo da informação dos buracos negros. Para onde vai a informação?
Torção do espaço-tempo
A solução para o mistério foi possível deixando de lado a teoria da relatividade geral e analisando o problema com uma teoria um pouco mais complexa: a teoria de Einstein-Cartan. A primeira afirma que massa e energia podem curvar o espaço-tempo. A segunda, por outro lado, afirma que também podem torcê-lo.
Para escalas que não sejam excessivamente pequenas, não há diferença. Contudo, ao passar para escalas minúsculas e, portanto, densidades muito altas, essa torção desempenha um papel significativo.
Um modelo 7D
Os modelos de física quântica são frequentemente construídos em quatro dimensões: as três que todos conhecemos e o tempo. No entanto, os autores do estudo recentemente publicado consideraram mais três dimensões, permitindo-lhes analisar os efeitos da torção de Einstein-Cartan.
Eles observaram que, quando a matéria de um buraco negro colapsa, sua densidade aumenta significativamente, detectando assim uma torção do espaço-tempo.
Isso gera um efeito repulsivo, que neutraliza a atração gravitacional que normalmente ocorreria no buraco negro. Como resultado, a evaporação do buraco negro cessa e ele permanece em um estado estável, gerando um remanescente com uma massa de 9 × 10⁻⁴¹ kg.
Um remanescente com uma riqueza de informações
Esse minúsculo remanescente é capaz de armazenar todas as informações da matéria que um dia continha o buraco negro. Especificamente, os modelos desses cientistas sugerem que o remanescente de um buraco negro do tamanho do Sol poderia armazenar até 1,515 × 10⁷⁷ qubits de informação.
Portanto, as hipóteses de Hawking permanecem válidas e não há sequer um paradoxo para refutá-las. Pelo menos não o paradoxo da informação perdida.
Imagem de capa | ESO (Wikimedia Commons) | ASA/Paul Alers (Wikimedia Commons)
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