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Buracos negros não são totalmente escuros, diz estudo

Radiações desses corpos celestes, previstas por Stephen Hawking há 40 anos, foram observadas em experimento de laboratório em Israel

Fábio de Castro, O Estado de S. Paulo

15 Agosto 2016 | 21h04

Buracos negros podem não ser totalmente escuros, de acordo com um novo estudo feito por um cientista israelense e publicado nesta segunda-feira, 15, na revista Nature Physics. A pesquisa contradiz a ideia de que nada poderia escapar desses corpos celestes e reforça uma teoria proposta pelo físico britânico Stephen Hawking há mais de 40 anos.

Usando um “modelo acústico” de um buraco negro, o autor do estudo, Jeff Steinhauer, do Instituto Tecnológico de Israel, conseguiu observar pela primeira vez um fenômeno análogo à radiação Hawking, que pode ser a única coisa a “vazar” do horizonte de eventos dos buracos negros – o ponto para além do qual a gravidade se torna tão intensa que até mesmo a luz é tragada.

Em 1974, Hawking teorizou que, por causa dos efeitos quânticos, os buracos negros não seriam completamente negros, mas deveriam emitir um tipo de radiação. No entanto, a quantidade de radiação é tão ínfima que ela provavelmente nunca será observada em buracos negros reais. O modelo acústico de Steinhauer, porém, permitiu observar em laboratório uma radiação análoga. 

A ideia de Hawking partia do princípio de que, graças ao caráter aleatório da teoria quântica, não seria possível a existência do vazio absoluto no Universo. Mesmo o vácuo espacial teria flutuações em seus campos energéticos, fazendo com que pares de fótons aparecessem continuamente, destruindo-se mutuamente logo em seguida.

Mas esses “fótons virtuais” poderiam se tornar partículas reais, caso o horizonte de eventos de um buraco negro os separasse antes que eles aniquilassem um ao outro. Assim, um fóton seria tragado pelo horizonte de eventos e o outro seria liberado no espaço. Essa seria a radiação Hawking, emitida pelo buraco negro.

Acústico. Essa radiação seria tão sutil que captá-la em um buraco negro real seria praticamente inviável. Mas, depois de sete anos de trabalho solitário em seu laboratório, em Haifa (Israel), Steinhauer desenvolveu um “buraco negro acústico” para observá-la.

Para isso, ele usou uma nuvem de átomos de rubídio ultracongelados em um cilindro a uma temperatura ligeiramente acima do zero absoluto (cerca de 275 graus Celsius negativos). Em tal temperatura, esses átomos passam a se comportar de forma diferente, entrando em um estado conhecido como Condensado de Bose-Einstein, que é bastante utilizado em laboratórios para estudar efeitos quânticos em escala macroscópica. 

Nesse meio, a velocidade do som – que na atmosfera da Terra é de cerca de 340 metros por segundo – passa a ser de apenas meio milímetro por segundo. Steinhauer então acelerou os átomos até que alguns deles viajassem a mais de 1 milímetro por segundo – o que no Condensado de Bose-Einstein é uma velocidade supersônica. 

Isso criou uma situação equivalente à de um horizonte de eventos: as ondas sonoras que passavam o ponto do cilindro onde a velocidade se tornava supersônica não podiam mais se mover contra o fluxo, como um nadador que se aproxima de uma cachoeira e não consegue mais nadar rápido o suficiente para escapar dela. 

Com sua temperatura ultragelada, o Condensado de Bose-Einstein produz sutis flutuações quânticas, semelhantes às que seriam produzidas pelo vácuo. Em vez de pares de fótons, no entanto, o experimento produziu pares de “pacotes” de som, chamados fônons. 

No cilindro, o pesquisador Steinhauer observou que alguns pares de fônons se separavam: um era tragado pela região supersônica do tubo – o horizonte de eventos do experimento – e o outro formava a radiação Hawking. 

O estudo em Israel fornece material para que a pesquisa na área prossiga, agora com elementos que podem apontar para a finitude dos buracos negros.

 

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