Finalmente, podemos ter uma maneira de detectar vazamentos de radiação Hawking de buracos negros - Mistérios do Universo

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15 de fevereiro de 2020

Finalmente, podemos ter uma maneira de detectar vazamentos de radiação Hawking de buracos negros

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A colisão épica entre duas estrelas de nêutrons em 2017 foi um dos melhores presentes para a ciência recente. À medida que se fundiam, ondas gravitacionais ondulavam pelo Universo; agora as reverberações desse evento poderiam confirmar uma hipótese de décadas sobre buracos negros.


Astrônomos que estudam os dados das ondas gravitacionais acreditam ter encontrado evidências de ecos - algo que só ocorreria na presença do 'fuzz quântico' produzido pela radiação Hawking.

"De acordo com a teoria da relatividade geral de Einstein, nada pode escapar da gravidade de um buraco negro depois de ultrapassar um ponto sem retorno, conhecido como horizonte de eventos", disse o astrônomo e físico Niayesh Afshordi, da Universidade de Waterloo, no Canadá.

"Este foi o entendimento dos cientistas por um longo tempo até Stephen Hawking usar a mecânica quântica para prever que partículas quânticas vazarão lentamente dos buracos negros, que agora chamamos de radiação Hawking".

A propriedade mais famosa dos buracos negros é seu extremo poder gravitacional. Ele é tão intenso que, sob a relatividade geral, quando algo se aproxima mais do que o ponto chamado horizonte de eventos, nada pode atingir a velocidade de escape. Nem mesmo a coisa mais rápida do Universo - radiação eletromagnética - pode escapar.

Mas a mecânica quântica pode explicar detalhes do universo de maneiras que a relatividade geral não pode; de acordo com uma idéia apresentada por Hawking em 1974, um buraco negro emite algo quando se adiciona mecânica quântica. Este é um tipo teórico de radiação eletromagnética chamada, apropriadamente, radiação Hawking.

Essa emissão teórica parece semelhante ao espectro de luz produzido por objetos aquecidos, obedecendo às regras da radiação do corpo negro , apenas neste caso é a massa super pesada do buraco negro, causando a emissão de ondas super de baixa energia.

A existência dessa radiação significaria que os buracos negros estão evaporando lentamente, resolvendo o paradoxo da informação; mas, assim como as ondas gravitacionais eram até poucos anos atrás , até agora era muito fraco para detectar.

Análogos de buracos negros feitos em laboratório definitivamente parecem sugerir que a radiação de Hawking é real. Mas as ondas gravitacionais podem mudar isso. Porque, se a radiação de Hawking for real, deve haver um 'fuzz' quântico ao redor do exterior do horizonte de eventos de um buraco negro; e essa penugem deve produzir ecos de ondas gravitacionais.

"Os cientistas foram incapazes de determinar experimentalmente se algum assunto está escapando dos buracos negros até a detecção muito recente de ondas gravitacionais", disse Afshordi.

"Se a neblina quântica responsável pela radiação Hawking existir em torno dos buracos negros, as ondas gravitacionais poderiam ricochetear nela, o que criaria sinais de ondas gravitacionais menores após o principal evento de colisão gravitacional, semelhante à repetição de ecos".

É isso que Afshordi e seu colega, o cosmólogo Jahed Abedi, do Instituto Max Planck de Física Gravitacional, na Alemanha, acreditam que poderiam ter detectado nos dados gravitacionais. Dizem que seus resultados correspondem aos ecos simulados previstos por modelos de buracos negros difusos que emitem radiação Hawking.

Mas existem algumas ressalvas. Por um lado, uma análise no ano passado dos dados das ondas gravitacionais do GW 150914 - a primeira detecção de ondas gravitacionais - não encontrou evidências de radiação Hawking.

Além disso, outro estudo no ano passado fez uma análise concertada de todos os sinais de ondas gravitacionais coletados até o momento, buscando evidências de ecos de ondas gravitacionais e, por extensão, radiação Hawking. Ele encontrou "nenhuma evidência estatisticamente significativa" para ecos.

É perfeitamente possível, de fato, que nossos instrumentos ainda não sejam sensíveis o suficiente para detectar a radiação Hawking. E Afshordi reconhece que o sinal detectado pela equipe poderia realmente ser apenas ruído nos dados.

A maneira de descobrir seria procurar sinais semelhantes em outros conjuntos de dados de ondas gravitacionais.

"Agora que os cientistas sabem o que estamos procurando, podemos procurar mais exemplos e ter uma confirmação muito mais robusta desses sinais", afirmou Afshordi .

"Essa confirmação seria a primeira sonda direta da estrutura quântica do espaço-tempo".

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