Um análogo criado em laboratório de um buraco negro forneceu novas evidências circunstanciais de que esses misteriosos objetos cósmicos emitem fluxos de gás de partículas carregadas, relata a Science Alert, citando um novo estudo científico publicado na revista Nature. Os físicos afirmam que o análogo de um buraco negro que eles criaram tem uma temperatura, que é um pré-requisito para a radiação de mesmo nome, prevista por Stephen Hawking.
Os buracos negros não emitem nada. Ou irradia?
De acordo com a relatividade geral (GR), nada pode escapar de um buraco negro. Sua força gravitacional é tão grande que mesmo a luz, a coisa mais rápida do Universo, não é capaz de desenvolver velocidade suficiente para escapar de sua influência. Assim, de acordo com a relatividade geral, os buracos negros não podem emitir nenhum tipo de radiação eletromagnética.
Não obstante, a teoria de Hawking de 1974 sugeriu que, se as regras da mecânica quântica fossem adicionadas à questão, então os buracos negros poderiam de fato emitir algo. É um tipo teórico de radiação eletromagnética que leva o nome do próprio Hawking.
Essa radiação hipotética se assemelha à radiação de corpo negro gerada pela temperatura de um buraco negro, que é inversamente proporcional à sua massa. Os cientistas ainda não foram capazes de encontrá-lo diretamente. As primeiras fotos reais do buraco negro foram tiradas recentemente, então tudo ainda está à frente. No entanto, os físicos acreditam que essa radiação, se existir, seria muito fraca para ser encontrada em nossos instrumentos científicos modernos.
Medir a temperatura de um buraco negro também é um desafio. Um buraco negro com a massa do Sol terá uma temperatura de apenas 60 nanokelvin. A radiação cósmica de fundo em micro-ondas que ele absorverá será muito maior do que a radiação Hawking que emitirá. Além disso, quanto maior o tamanho do buraco negro, menor será sua temperatura.
Para testar a hipótese de Hawking, físicos da Universidade Técnica de Israel conduziram um experimento com o "análogo" mais próximo de um buraco negro, que foi criado com sucesso em condições de laboratório até agora.
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A radiação Hawking é real?
Foi inventado pelo físico israelense Jeff Steinhower em 2016 e é um condensado de Bose de átomos de rubídio frios (resfriados a quase zero absoluto), em um dos quais os átomos se movem em velocidade supersônica, e no outro se movem muito lentamente. À medida que se move, o condensado cria um chamado buraco negro acústico, que captura o som (fônons) em vez da luz (fótons). Os quanta de som que entram nesta área cruzam uma espécie de "horizonte de eventos acústicos", já que não podem mais sair dela. Estudando as características do análogo acústico de um buraco negro, os especialistas chegaram à conclusão de que estavam próximos de modelos teóricos que implicam na presença de radiação de Hawking.
Mesmo durante o experimento em 2016, Steinhower e seus colegas foram capazes de demonstrar que na região do horizonte de eventos acústicos de seu análogo de um buraco negro, um par de fônons emaranhados pode surgir, um dos quais é repelido por átomos de um condensado de Bose fluindo lentamente para o espaço, criando na verdade o efeito de radiação Hawking. Ao mesmo tempo, outro fônon de um par pode ser absorvido por um análogo de um buraco negro devido a um condensado de alta velocidade.
É importante destacar que, no início deste ano, outro grupo de físicos israelenses do Instituto Weizmann, liderado por Ulf Leonhardt, criou seu próprio análogo de buraco negro, que utilizou a tecnologia de fibra óptica como base para o horizonte de eventos. Em seguida, os cientistas consideraram um resultado semelhante observado como uma anomalia estatística. No entanto, uma nova experiência do grupo de Steinhauer provou que não é esse o caso. O resultado do novo experimento mostrou mais uma vez que um fóton pode ser lançado no espaço hipotético, enquanto outro pode ser absorvido por um buraco negro hipotético. Leonhardt já comentou sobre o sucesso do grupo Steinhower:
As evidências de que Hawking estava certo estão crescendo, mas este novo método para determinar a temperatura de um buraco negro analógico pode ajudar a obter uma compreensão mais profunda da termodinâmica de um buraco negro.
Nikolay Khizhnyak
