Buracos negros são como hologramas, propõem físicos

No buraco negro, toda a informação estaria acumulada em uma superfície bidimensional capaz de reproduzir uma imagem tridimensional

Aplicando-se a teoria do princípio holográfico aos buracos negros, as misteriosas propriedades termodinâmicas desses objetos se tornam mais compreensíveis. Ao concentrar-se em prever que esses corpos têm uma grande entropia e observá-los em termos de mecânica quântica, o pesquisador pode descrevê-los como um holograma: eles têm duas dimensões, nas quais a gravidade desaparece, mas reproduzem um objeto em três dimensões. Crédito: Gerd Altmann/Pixabay

Todos nós podemos imaginar a imagem incrível de um buraco negro que viajou ao redor do mundo cerca de um ano atrás. No entanto, de acordo com pesquisadores da Scuola Internazionale  Superiore di Studi Avanzati (Sissa), do International Centre for Theoretical Physics (ICTP) e do Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN), os buracos negros poderiam ser como um holograma, onde toda a informação está acumulada em uma superfície bidimensional capaz de reproduzir uma imagem tridimensional.

Dessa maneira, esses corpos cósmicos, como afirmados pelas teorias quânticas, podem ser incrivelmente complexos e concentrar uma quantidade enorme de informações em si mesmos, como o maior disco rígido que existe na natureza, em duas dimensões.

Essa ideia está alinhada com a teoria da relatividade de Einstein, que descreve os buracos negros como tridimensionais, simples, esféricos e suaves, como aparecem naquela famosa imagem. Em resumo, os buracos negros “aparecem” como tridimensionais, assim como os hologramas. O estudo que demonstra isso foi publicado na revista “Physical Review X”.

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O mistério dos buracos negros

Para os cientistas, os buracos negros são um grande ponto de interrogação por muitas razões. Eles são, por exemplo, excelentes representantes das grandes dificuldades da física teórica em reunir os princípios da teoria geral da relatividade de Einstein com os da física quântica no que diz respeito à gravidade. Segundo a primeira teoria, seriam corpos simples sem informação. Segundo o outro, como afirmam Jacob Bekenstein e Stephen Hawking, eles seriam “os sistemas existentes mais complexos” porque seriam caracterizados por uma enorme “entropia”, que mede a complexidade de um sistema e, consequentemente, teria muitas informações dentro deles.

Para estudar os buracos negros, os autores da pesquisa, Francesco Benini (professor do Sissa, consultor científico do ICTP e pesquisador do INFN) e Paolo Milan (pesquisador do Sissa e do INFN), usaram uma ideia com quase 30 anos atrás, mas ainda surpreendente, chamada “princípio holográfico”. Os pesquisadores dizem: “Esse princípio revolucionário e um tanto contraintuitivo propõe que o comportamento da gravidade em uma determinada região do espaço possa ser alternativamente descrito em termos de um sistema diferente, que vive apenas ao longo da borda da região e, portanto, em uma dimensão a menos. E, mais importante ainda, nessa descrição alternativa (chamada holográfica), a gravidade não aparece explicitamente. Em outras palavras, o princípio holográfico nos permite descrever a gravidade usando uma linguagem que não contém gravidade, evitando assim uma fricção com a mecânica quântica”.

O que Benini e Milan fizeram, eles explicam, “é aplicar a teoria do princípio holográfico aos buracos negros. Dessa forma, suas misteriosas propriedades termodinâmicas se tornaram mais compreensíveis. Concentrando-se em prever que esses corpos tenham uma grande entropia e observá-los em termos de mecânica quântica, você pode descrevê-los como um holograma: eles têm duas dimensões, nas quais a gravidade desaparece, mas reproduzem um objeto em três dimensões”.

Da teoria à observação

“Este estudo”, explicam os dois cientistas, “é apenas o primeiro passo para uma compreensão mais profunda desses corpos cósmicos e das propriedades que os caracterizam quando a mecânica quântica cruza com a relatividade geral”.

Benini e Milan prosseguem: “Tudo é mais importante agora num momento em que as observações em astrofísica estão experimentando um desenvolvimento incrível. Pense apenas na observação de ondas gravitacionais a partir da fusão de buracos negros, resultado da colaboração entre o Ligo [Observatório de Ondas Gravitacionais por Interferômetro Laser] e o [interferômetro] Virgo ou, de fato, na observação do buraco negro feita pelo Event Horizon Telescope que produziu aquela imagem extraordinária. Num futuro próximo, poderemos testar nossas previsões teóricas sobre a gravidade quântica, como as feitas neste estudo, por observação. E isso, do ponto de vista científico, seria algo absolutamente excepcional”.

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