Comprovada teoria de Hawking de que buracos negros evaporam

Buraco negro: excesso de partículas com energia negativa o leva a desaparecer. Foto: ESO

Uma previsão feita há 45 anos por Stephen Hawking foi enfim comprovada, segundo o site Live Science: a de que os buracos negros acabam por evaporar completamente.

O físico inglês propôs que os buracos negros não são perfeitamente “negros” – eles emitem partículas. Essa radiação poderia extrair energia e massa suficientes dos buracos negros até o ponto de fazer com que eles desaparecessem. Físicos superaram as dificuldades de comprovação da teoria e confirmaram-na pela primeira vez em laboratório.

Segundo a mecânica quântica, o vácuo espacial está repleto de partículas virtuais que entram e saem da existência em pares matéria-antimatéria. As partículas de antimatéria têm a mesma massa que suas contrapartes, mas carga elétrica oposta. Em geral, depois que um par de partículas virtuais aparece, as duas imediatamente se aniquilam.

Já no caso de um buraco negro, as gigantescas forças gravitacionais em ação separam as partículas. Enquanto uma delas é absorvida pelo buraco negro, a outra dispara rumo ao espaço – é a chamada radiação de Hawking.

Como a partícula absorvida tem energia negativa, isso reduz a energia e a massa do buraco negro. Com a ingestão contínua dessas partículas virtuais, o buraco negro chega a um ponto em que acaba por evaporar.

A radiação de Hawking é tão fraca que continua impossível observá-la no espaço. Mas o físico Jeff Steinhauer e sua equipe do Technion – Instituto de Tecnologia de Israel inventaram uma forma engenhosa de medi-la em um laboratório.

 

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Eles usaram um gás extremamente frio, o condensado de Bose-Einstein, para modelar o horizonte de eventos de um buraco negro, a fronteira invisível além da qual nada pode escapar. Em um fluxo desse gás, eles colocaram um penhasco, criando uma “cascata”; quando o gás fluía sobre a cachoeira, transformava energia potencial suficiente em energia cinética para fluir mais rapidamente do que a velocidade do som.

Em substituição às partículas de matéria e antimatéria, os pesquisadores usaram pares de fônons, ou ondas sonoras quânticas, no fluxo de gás. O fônon do lado lento podia viajar contra o fluxo do gás, longe da cachoeira, enquanto o do lado rápido não podia, preso pelo “buraco negro” do gás supersônico.

“É como se você estivesse tentando nadar contra uma corrente que estava indo mais rápido do que você poderia nadar”, disse Steinhauer ao Live Science. “Você se sentiria como se estivesse indo para a frente, mas estaria realmente voltando. E isso é análogo a um fóton em um buraco negro tentando sair dele, mas sendo puxado pela gravidade da maneira errada.”

Segundo Hawking, a radiação das partículas emitidas estaria em um espectro contínuo de comprimentos de onda e energias. O físico inglês também disse que ela poderia ser descrita por uma única temperatura que dependesse apenas da massa do buraco negro. A experiência de Steinhauer e sua equipe confirmou ambas as previsões.