Buraco negro de laboratório mostra que Stephen Hawking estava certo

Pesquisadores do Instituto de Tecnologia de Israel (Technion) conseguiram, através de uma estrutura análoga a um buraco negro criada em 2016, comprovar que uma das previsões do físico britânico Stephen Hawking estava certa.

Segundo Hawking, uma singularidade não apenas é um monstro engolidor de matéria e luz; ela também emitiria radiação espontaneamente – aquela que ficou conhecida como radiação Hawking, uma emissão fraca e, mesmo assim, inexorável: se o buraco negro não engolir matéria suficiente para compensá-la, ele terminará por evaporar e se extinguir.

Jamais se conseguiu observar ou medir a radiação Hawking, que permanecia como hipótese – até agora. “Se você entrar no horizonte de eventos , não há como sair, nem mesmo para a luz.  A radiação Hawking começa fora do horizonte de eventos , onde a luz mal consegue escapar. Isso é muito estranho porque não há nada lá; é um espaço vazio. No entanto, essa radiação começa do nada, sai e vai em direção à Terra”, disse ao site Phys.org o físico e coautor do estudo Jeff Steinhauer.

Buracos negros se caracterizam pela monstruosa gravidade; tão gigantesca que nem mesmo a luz pode escapar de um . Para que isso acontecesse, o que quer que fosse aprisionado além do horizonte de eventos (a fronteira entre ser engolido ou não) teria que viajar além da velocidade da luz – e isso, pelas leis da física, é impossível.

Muito fraca

Hawking mostrou, porém, que mesmo assim buracos negros emitem luz espontaneamente, graças à mecânica quântica e às “partículas virtuais”, elementos fugazes de energias opostas que formam pares com partículas existentes no cosmos.

Assim, pares de fótons podem ser separados à beira do horizonte de eventos: enquanto uma partícula com energia negativa seria absorvida pelo buraco negro, subtraindo energia na forma de massa da singularidade, outra escaparia pelo espaço – a radiação Hawking.

“A teoria de Hawking foi revolucionária porque ele combinou a física da teoria quântica de campos com a relatividade geral. Verificar essa radiação quântica é muito difícil com um buraco negro real porque a radiação Hawking é muito fraca, em comparação à radiação de fundo do espaço”, disse Steinhauer ao site Live Science.

Ondas sonoras

Para criar a estrutura, os pesquisadores usaram um material quântico chamado condensado de Bose-Einstein – uma fase da matéria formada por bósons quase à temperatura do zero absoluto. A radiação Hawking emitida por este buraco negro analógico é feita de ondas sonoras, em vez de ondas de luz.

Os pesquisadores usaram um fluxo de gás de oito mil átomos de rubídio contido por um feixe de laser. Um segundo feixe foi usado para criar um horizonte de eventos na estrutura, fazendo com que o gás fluísse como água descendo por uma cachoeira, com uma particularidade: metade do gás corria mais rápido do que a velocidade do som.

Os pesquisadores usaram um condensado de Bose-Einstein para criar o análogo de um buraco negro.Fonte:  Wikimedia Commons/NIST/JILA/CU-Boulder/Reprodução

Em vez de fótons, os pesquisadores procuraram por fônons (ondas sonoras quânticas) se formando espontaneamente. “Os fônons na metade mais lenta andavam contra o fluxo de gás, longe do horizonte de eventos, enquanto aqueles na metade mais rápida eram aprisionados pela velocidade do fluxo supersônico do gás, como em um buraco negro: uma vez dentro, é impossível sair”, disse Steinhauer.

O passo seguinte foi confirmar se a radiação Hawking se manteria constante. A cada vez que os pesquisadores tiravam uma foto, o buraco negro artificial de 0,1 milímetro de comprimento era destruído pelo calor gerado no processo, o que obrigou a equipe a produzir a “singularidade”, tirar uma foto e então criar outra – processo repetido 97 mil vezes por 124 dias. “Mas conseguimos mostrar que a radiação era estacionária, exatamente o que Hawking previu”, concluiu o físico.

Fonte: Tecmundo