Artigo recente de Stephen Hawking sobre buracos negros divide físicos

O novo artigo sobre buracos negros do físico Stephen Hawking foi bem vindo para uns, mas, para outros, não houve certeza de seus méritos

Um buraco negro, visualizado aqui na galáxia M60-UCD1, foi pensado para perder informações, a medida que ele desaparece. NASA, ESA, D. Coe, G. Bacon (STScI)

Quase um mês depois de Stephen Hawking e seus colegas colocarem um artigo sobre os buracos negros on line, os físicos ainda não conseguem concordar sobre o que significa.

Alguns apoiam a alegação da pré-impressão - que fornece um caminho promissor para resolver um enigma conhecido como o 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 que podem nos tirar desse 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 auditório lotado na Universidade de Cambridge, Reino Unido, onde Hawking trabalha.

Outros não têm tanta certeza de que a abordagem possa resolver o paradoxo, embora alguns dizem que o trabalho ilumina vários problemas em física. Em meados da década de 1970, Hawking descobriu que os buracos negros não são realmente preto, e de fato emitem alguma radiação [2]. De acordo com a física quântica, pares de partículas devem aparecer fora de flutuações quânticas apenas fora do horizonte de eventos - ponto de não retorno do buraco negro. Algumas dessas partículas escapam da atração do buraco negro, mas retiram uma porção de sua massa com eles, fazendo com que o buraco negro encolha lentamente e desapareça eventualmente.

Em um artigo [3] publicado em 1976, Hawking salientou que as partículas trasbordantes - agora conhecidas como radiação Hawking - teriam propriedades completamente aleatórias. Como resultado, uma vez que o buraco negro se foi, a informação transportada por qualquer coisa que já havia caído no buraco seria perdida para o Universo. Mas este resultado confronta com leis da física que dizem que a informação, assim como a energia, é conservada, criando o paradoxo. "Esse artigo foi responsável por muitas noites sem dormir entre físicos teóricos do que qualquer outro na história", disse Strominger durante sua palestra.

O erro, explicou Strominger, foi ignorar o potencial do espaço vazio de transportar informações. Em seu trabalho, ele e Hawking, junto com seu terceiro co-autor Malcolm Perry, também da Universidade de Cambridge, inclinam-se para partículas suaves. Estas são versões de baixa energia de fótons, partículas hipotéticas conhecidas como grávitons e outras partículas. Até recentemente, estas foram usadas ​​principalmente para fazer cálculos em física de partículas. Mas os autores observam que o vácuo em que um buraco negro reside não precisa ser desprovido de partículas - apenas energia - e, portanto, as partículas suaves estão presentes lá em um estado de energia zero.

Segue-se, escrevem eles, que qualquer coisa que cai em um buraco negro iria deixar uma marca sobre estas partículas. "Se você está em um vácuo e você respira sobre ele - ou faça qualquer coisa com ele - você agita um monte de grávitons suaves", disse Strominger. Após este distúrbio, o vácuo em torno do buraco negro muda, e as informações são preservadas, afinal.

O artigo continua a sugerir um mecanismo para transferir essas informações para o buraco negro - 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, conhecida caprichosamente como "cabelos de buraco negro".

Transferência de Tricky

Ainda assim, o trabalho está incompleto. Abhay Ashtekar, que estuda a gravitação na Pennsylvania State University, em University Park, diz que ele encontra o caminho que os autores sugerem para que as informações sejam transportadas do buraco negro - que eles chamam de 'cabelo macio' - não convence. E os autores reconhecem que eles ainda não sabem como a informação seria posteriormente transferida para a radiação de Hawking, um passo adiante necessário.

Steven Avery, um físico teórico da Universidade de Brown, em Providence, Rhode Island, é cético de que a abordagem resolva o paradoxo, mas está animado com a maneira que amplia o significado de partículas suaves. Ele observa que Strominger descobriu que partículas suaves revelam simetrias sutis das forças conhecidas da natureza [4], "algumas das quais eram conhecidas e algumas das quais são 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 Frankfurt, na Alemanha. Ela diz que os resultados no cabelo macio, juntamente com um pouco de seu próprio trabalho, parecem resolver uma controvérsia mais recente sobre buracos negros, conhecida como o problema de firewall. Esta é a questão de saber se a formação de radiação Hawking faz com que o horizonte de eventos seja um lugar muito quente. Isso contradiz a teoria geral de Albert Einstein da relatividade, em que um observador caindo através do horizonte que não veria 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 há nenhum firewall. "

Para entender mais sobre informações quântica em buracos negros, sugiro que você leia nossa série especial sobre o tema:

Parte 1 - parte 2 - parte 3 

Referências:

1. Hawking, S. W., Perry, M. J. & Strominger, A. Preprint at http://arxiv.org/abs/1601.00921(2016).
2. Hawking, S. W. Nature 248, 30–31 (1974).
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3. Hawking, S. W. Phys. Rev. D 14, 2460–2473 (1976).
4. Strominger, A. J. High Energ. Phys. 1407, 152 (2014).                                                           Article