Buracos negros não são realmente negros; e podem não ser buracos

Michael Schirber - Physical Review Focus - 31/10/2006

Passagem só de ida. Quando um objeto passa pelo horizonte de eventos de um buraco negro (curva dourada), ele não consegue mais enviar sinais em nenhuma direção. O horizonte de eventos é normalmente considerado a fonte da chamada radiação Hawking (não aparece no desenho), mas uma nova análise sugere que o horizonte possa não ser necessário para gerar a radiação em experimentos "análogos".

Três décadas atrás, Stephen Hawking descobriu que os buracos negros podem emitir radiação, de forma que eles não são realmente negros. Agora parece que eles podem não ser necessariamente buracos. Físicos teóricos estudaram ondas sonoras parecidas com as ondas de Hawking, emitidas pelo "análogo" de um buraco negro - um fluxo de fluido no qual a corrente descendente age como um arrasto gravitacional e que é governado por equações similiares às dos buracos negros.

Surpreendentemente, as ondas de Hawking apareceram no fluido mesmo sem a presença de uma região da qual é impossível se escapar, normalmente associada com os buracos negros. Os resultados sugerem que os experimentalistas poderão ter menos trabalho do que se esperava para criar análogos da radiação Hawking em laboratório. A equipe especula que buracos negros reais podem existir em tal estado, mas outros especialistas se mostram céticos.

O "ponto de retorno" para qualquer coisa que se aventure nas proximidades de um buraco negro é chamado horizonte de eventos - nada sai de lá depois que cruza essa concha esférica imaginária que circunda o buraco. Hawking percebeu, entretanto, que o espaçotempo curvado na ponta do horizonte de eventos poderia estimular a criação de partículas, algumas tendo energia suficiente para se libertar da armadilha gravitacional.

Infelizmente, a radiação prevista é fraca demais para ser detectada. Alguns pesquisadores têm então tentado verificar indiretamente a teoria com análogos de buracos negros - sistemas sólidos ou líquidos que aprisionam o som ou a luz de uma forma similar aos buracos negros reais. Um exemplo é um fluido quântico como o hélio líquido, com uma porção se movendo mais rápido do que a velocidade do som.

Um nadador nessa região supersônica poderá gritar por socorro, mas as ondas sonoras poderiam nunca sair da região em movimento para a região fixa. As equações descrevendo tal armadilha de som são similares àquelas utilizadas para explicar o espaçotempo afunilado do buraco negro. Estudos teóricos dos horizontes de evento acústicos prevêem que eles possam emitir radiação do tipo Hawking a partir da borda da região supersônica na forma de ondas sonoras quantizadas, chamadas fónons.

Pesquisadores gostariam de observar essa radiação análoga à de Hawking no laboratório a fim de aprender mais sobre esse exótico fenômeno. Mas ninguém teve sucesso até agora, em parte porque a instabilidade e a turbulência associadas com um fluxo supersônico tornam tais medições muito difíceis. Mas agora parece que tais fluxos supersônicos podem não ser necessários para gerar a radiação de Hawking, de acordo com as previsões de Carlos Barceló, do Instituto de Astrofísica de Granada, Espanha, e seus colegas.

A equipe modelou um fluido sem fricção fluindo através de um cano estreito. Eles imaginaram primeiro que a velocidade do fluxo se acelera com a distância cano abaixo (talvez devido a um decréscimo no diâmetro) e, segundo, a velocidade máxima aumenta com o tempo. Se o fluxo descendente atingir a velocidade do som, eles calcularam que um observador corrente acima poderá ouvir um zumbido do tipo Hawking.

Entretanto, a equipe descobriu que eles podem aumentar lentamente a velocidade - chegando perto mas nunca atingindo velocidades supersônicas - e ainda assim a radiação de fónons será emitida. "É surpreendente. Eu esperava não ver nenhuma radiação," diz o co-autor do trabalho Stefano Liberati, da Escola Internacional de Estudos Avançados, em Trieste, Itália.

Os pesquisadores especulam que uma estrela em colapso poderá emitir radiação de Hawking sem nunca formar um horizonte de eventos. À distância, ela deverá continuar se parecendo com um buraco negro enquanto se mantém em colapso, porque a luz será fortemente afetada pelo espaçotempo fortemente curvado.

Mas William Unruh, da Universidade da Colúmbia Britânica, Canadá, acha esse cenário não realístico. Para emitir a quantidade esperada de radiação, diz ele, a estrela deverá se encolher até um ponto muito próximo a uma densidade necessária para um horizonte de eventos se formar, tão próximo que a diferença não deverá ser fisicamente significativa.

Em 2002, cientistas norte-americanos propuseram uma teoria que também retira a noção de buraco dos buracos negros, transformando-os em bolhas, ou gravastars. Veja Buracos negros não são buracos, mas bolhas.

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