Stephen Hawking achava que os buracos negros eram 'cabeludos'. Novo estudo sugere que ele estava certo.

As bordas externas de um buraco negro podem ser 'difusas' em vez de simples e suaves.

Stephen Hawking pensou que os buracos negros eramNASA
  • Um estudo recente analisou observações de ondas gravitacionais, observadas pela primeira vez em 2015.
  • Os dados sugerem, de acordo com os pesquisadores, que os buracos negros não são limitados por horizontes de eventos suaves, mas sim por uma espécie de penugem quântica, que se encaixaria na ideia da radiação de Hawking.
  • Se confirmadas, as descobertas podem ajudar os cientistas a entender melhor como a relatividade geral se encaixa na mecânica quântica.




Como é nas bordas externas de um buraco negro?



Essa área misteriosa, conhecida como horizonte de eventos, é comumente vista como um ponto sem volta, do qual nada pode escapar. De acordo com a teoria da relatividade geral de Einstein, os buracos negros têm horizontes de eventos lisos e bem definidos. Do lado externo, a informação física pode ser capaz de escapar da atração gravitacional do buraco negro, mas uma vez que cruza o horizonte de eventos, é consumida.

'Este foi o entendimento dos cientistas por muito tempo,' Niayesh Afshordi, um professor de física e astronomia da Universidade de Waterloo, contado Galaxy diário. O físico teórico americano John Wheeler resumiu dizendo: 'Os buracos negros não têm cabelo.' Mas então, como Afshordi observou, Stephen Hawking 'usou a mecânica quântica para prever que as partículas quânticas vazarão lentamente dos buracos negros, que agora chamamos de radiação de Hawking'.



ESO, ESA / Hubble, M. Kornmesser

Na década de 1970, Stephen Hawking propôs que buracos negros não são realmente 'negros'. Em termos simplificados, o físico teórico raciocinou que, devido à mecânica quântica, os buracos negros na verdade emitem pequenas quantidades de radiação de corpo negro e, portanto, têm uma temperatura diferente de zero. Portanto, ao contrário da visão de Einstein de que os buracos negros são nitidamente definidos e não estão rodeados por materiais soltos, a radiação Hawking sugere que os buracos negros estão realmente rodeados por uma 'penugem' quântica que consiste em partículas que escapam da atração gravitacional.

'Se o fuzz quântico responsável pela radiação Hawking existir em torno dos buracos negros, as ondas gravitacionais poderiam ricochetear nele, o que criaria sinais de ondas gravitacionais menores após o evento principal de colisão gravitacional, semelhante a ecos repetidos', disse Afshordi.



Crédito: Goddard Space Flight Center da NASA / Jeremy Schnittman

Um novo estudo de Afshordi e do coautor Jahed Abedi pode fornecer evidências desses sinais, chamados de 'ecos' de ondas gravitacionais. Sua análise examinou os dados coletados pelo Detectores de ondas gravitacionais LIGO e Virgo , que em 2015 detectou a primeira observação direta de ondas gravitacionais a partir da colisão de duas estrelas de nêutrons distantes. Os resultados, pelo menos de acordo com a interpretação dos pesquisadores, mostraram ondas de 'eco' relativamente pequenas após o evento de colisão inicial.

'O atraso de tempo que esperamos (e observamos) para nossos ecos ... só pode ser explicado se alguma estrutura quântica ficar fora de seus horizontes de eventos', disse Afshordi Ciência Viva .

Afshordi et al.

Os cientistas há muito estudam os buracos negros em um esforço para entender melhor as leis físicas fundamentais do universo, especialmente desde a introdução da radiação Hawking. A ideia destacou até que ponto a relatividade geral e a mecânica quântica entram em conflito uma com a outra.

Em todos os lugares - mesmo no vácuo, como um horizonte de eventos - pares dos chamados 'partículas virtuais' brevemente entre e saia da existência. Uma partícula do par tem massa positiva, a outra negativa. Hawking imaginou um cenário no qual um par de partículas emergia próximo ao horizonte de eventos, e a partícula positiva tinha energia suficiente para escapar do buraco negro, enquanto a negativa caía.

Com o tempo, esse processo faria com que os buracos negros evaporassem e desaparecessem, visto que a partícula absorvida tinha massa negativa. Isso também levaria a alguns interessantes paradoxos .

Por exemplo, a mecânica quântica prevê que as partículas seriam capazes de escapar de um buraco negro. Essa ideia sugere que os buracos negros eventualmente morrem, o que teoricamente significaria que a informação física dentro de um buraco negro também morre. Isso viola uma ideia-chave da mecânica quântica que é a de que as informações físicas não podem ser destruídas.

A natureza exata dos buracos negros permanece um mistério. Se confirmada, a recente descoberta pode ajudar os cientistas a fundir melhor esses dois modelos do universo. Ainda assim, alguns pesquisadores estão céticos em relação às descobertas recentes.

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'Não é a primeira afirmação desta natureza vinda deste grupo,' Maximiliano Isi, um astrofísico do MIT, contado Ciência Viva. 'Infelizmente, outros grupos não conseguiram reproduzir seus resultados, e não por falta de tentativa.'

Isi observou que outros jornais examinaram os mesmos dados, mas não encontraram eco. Afshordi disse Galaxy Daily :

'Nossos resultados ainda são provisórios porque há uma chance muito pequena de que o que vemos seja devido ao ruído aleatório nos detectores, mas essa chance se torna menos provável à medida que encontramos mais exemplos. Agora que os cientistas sabem o que estamos procurando, podemos procurar mais exemplos e ter uma confirmação muito mais robusta desses sinais. Essa confirmação seria a primeira sondagem direta da estrutura quântica do espaço-tempo. '

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