Buracos negros são como bolas de pelo emaranhadas, propõem físicos

Redação do Site Inovação Tecnológica - 06/01/2022

A ideia prevalecente até agora era que um buraco negro teria um horizonte de eventos, um vazio e então toda a sua massa concentrada no centro.
[Imagem: Bin Guo et al. - 10.3906/2111-13]

Paradoxo da informação

Há anos os astrofísicos tentam encerrar o debate sobre o famoso paradoxo da informação de Hawking, o problema criado pela conclusão de Stephen Hawking de que qualquer coisa que entra em um buraco negro nunca pode sair.

Esta conclusão está de acordo com as leis da termodinâmica, mas se opõe às leis fundamentais da mecânica quântica.

"O que descobrimos com a teoria das cordas é que toda a massa de um buraco negro não está sendo sugada para o centro," propõe o professor Samir Mathur, da Universidade Estadual de Ohio, nos EUA. "O buraco negro tenta comprimir as coisas até um ponto, mas então as partículas são esticadas nessas cordas, e as cordas começam a se esticar e expandir e se tornam uma bola de pelos que se expande para preencher todo o buraco negro."

A teoria das cordas afirma que todas as partículas do Universo são feitas de minúsculas cordas vibrantes, muito menores do que os quarks ou quaisquer outras hipotéticas partículas fundamentais. E isso leva a conclusões muito interessantes sobre buracos negros e buracos de minhoca. Por exemplo, a de que não há um "vácuo" entre o horizonte de eventos e a massa do buraco negro, como a maioria dos físicos gosta de pensar.

Mathur e seus colegas desenvolveram um novo teorema sob esse paradigma para mostrar que a teoria da bola de pelos é a solução mais provável para o paradoxo da informação de Hawking porque, com essa estrutura de pelos emaranhados como em uma bola de lã, o buraco negro irradia como qualquer corpo normal, o que simplesmente elimina o paradoxo.

Irradiação dos buracos negros

Mathur publicou um estudo em 2004, no qual ele apresentou a teoria de que os buracos negros seriam semelhantes a bolas de lã muito grandes e bagunçadas - ele as chamou de "bolas de pelo", que se tornam maiores e mais bagunçadas à medida que novos objetos são sugados. "Quanto maior o buraco negro, mais energia entra, e tanto maior se torna a bola de pelos," explicou ele.

Depois dessa teoria de Mathur e de outros trabalhos semelhantes, "muitas pessoas pensaram que o problema estava resolvido", comenta ele. "Mas, na verdade, uma parte das pessoas na própria comunidade da teoria das cordas pensou que deveriam procurar uma solução diferente para o paradoxo da informação de Hawking. Eles estavam incomodados porque, em termos físicos, toda a estrutura do buraco negro havia mudado."

A maioria dos estudiosos gosta de pensar pensar em um buraco negro como sendo um espaço vazio com toda a sua massa no centro, a chamada singularidade. Outra teoria, a do famoso buraco de minhoca, por sua vez, sugere que os buracos negros podem ser uma extremidade de uma ponte no continuum espaço-tempo, o que significa que qualquer coisa que entrar em um buraco negro pode aparecer na outra extremidade da ponte - a outra extremidade do buraco de minhoca - em um lugar diferente no espaço e no tempo.

A teoria das cordas afirma que buracos de minhoca atravessáveis são de fato possíveis - mais do que isso, alguns físicos defendem que os buracos de minhoca podem já ter sido detectados.
[Imagem: CC0 Public Domain/Pixabay]

Contestando os buracos de minhoca

Para que a própria noção de buraco negro funcione, contudo, alguma radiação de baixa energia tem que escapar em suas bordas.

É isso que Mathur abordou agora, demonstrando um teorema - ele o chama de "teorema das pequenas correções efetivas" - para mostrar que, se isso acontecesse, os buracos negros não pareceriam irradiar como o fazem. "Provamos o 'teorema das pequenas correções efetivas' para mostrar que tal comportamento de horizonte efetivo não é compatível com o requisito de que o buraco negro irradie como um pedaço de carvão visto de fora. Este teorema, portanto, concretiza o fato de que as propostas dentro do paradigma do buraco de minhoca requerem alguma não-localidade ligando o buraco e sua radiação distante," concluiu a equipe.

Os pesquisadores também examinaram as propriedades físicas dos buracos negros, incluindo a mudança de topologia na gravidade quântica, para determinar se o paradigma do buraco de minhoca funcionaria.

"Em cada uma das versões que têm sido propostas para a abordagem do buraco de minhoca, descobrimos que a física não era consistente," disse Mathur. "O paradigma do buraco de minhoca tenta argumentar que, de alguma forma, você ainda pode pensar no buraco negro como estando efetivamente vazio com toda a massa no centro. E os teoremas que provamos mostram que tal imagem do buraco não é uma possibilidade."

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