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Horizonte de eventos do buraco negro da Via Láctea
Os buracos negros são tão densos que, a uma certa distância do centro de massa do buraco negro, nenhuma velocidade no Universo é suficiente para escapar.
Um novo tipo de buraco negro análogo pode ajudar-nos a saber cada vez mais sobre a radiação elusiva. Utilizando uma cadeia de átomos em arquivo único para simular o horizonte de eventos de um buraco negro, uma equipa de físicos observou o equivalente ao que chamamos radiação Hawking — partículas nascidas de perturbações nas flutuações quânticas causadas pela quebra do buraco negro no tempo espacial.
Isto, dizem, poderia ajudar a resolver a tensão entre duas estruturas atualmente irreconciliáveis para descrever o Universo: a teoria geral da relatividade, que descreve o comportamento da gravidade como um campo contínuo conhecido como espaço tempo; e a mecânica quântica, que descreve o comportamento de partículas discretas usando a matemática da probabilidade.
Para uma teoria unificada da gravidade quântica que possa ser aplicada universalmente, estas duas teorias imiscíveis precisam de encontrar uma forma de se entenderem de alguma forma.
É aqui que entram em cena os buracos negros — possivelmente os objetos mais estranhos e mais extremos do Universo. Estes objetos maciços são tão incrivelmente densos que, a uma certa distância do centro de massa do buraco negro, nenhuma velocidade no Universo é suficiente para escapar. Nem sequer a velocidade da luz.
Essa distância, que varia em função da massa do buraco negro, é chamada de horizonte de eventos. Quando um objeto atravessa os seus limites, só podemos imaginar o que acontece, uma vez que nada regressa com informações vitais sobre o seu destino. Mas em 1974, Stephen Hawking propôs que as interrupções das flutuações quânticas causadas pelo horizonte de eventos resultassem num tipo de radiação muito semelhante à radiação térmica.
Se esta radiação Hawking existe, é demasiado ténue para que ainda não a possamos detetar. É possível que nunca seja peneirada para fora da estática sibilante do Universo. Mas podemos sondar as suas propriedades através da criação de análogos de buracos negros em ambientes de laboratório.
Tal experiência já havia sido feita antes, mas agora uma equipa liderada por Lotte Mertens da Universidade de Amesterdão, na Holanda, fez algo novo num estudo científico. Uma cadeia unidimensional de átomos serviu de caminho para os eletrões ‘saltarem’ de uma posição para outra. Ao afinar a facilidade com que este salto pode ocorrer, os físicos poderiam fazer desaparecer certas propriedades, criando efetivamente uma espécie de horizonte de eventos que interferia com a natureza ondulatória dos eletrões.
O efeito deste falso horizonte de eventos produziu um aumento de temperatura que correspondeu às expectativas teóricas de um sistema de buraco negro equivalente, disse a equipa, mas apenas quando parte da cadeia se estendeu para além do horizonte de eventos. Isto pode significar que o emaranhado de partículas que se estendem no horizonte do evento é instrumental para gerar radiação Hawking.
A radiação de Hawking simulada foi apenas térmica para uma certa amplitude de lúpulo, e sob simulações que começaram por imitar uma espécie de espaço-tempo considerado ‘plano’. Isto sugere que a radiação Hawking só pode ser térmica dentro de uma gama de situações, e quando há uma mudança na urdidura do espaço-tempo devido à gravidade.
Não é claro o que isto significa para a gravidade quântica, mas o modelo oferece uma forma de estudar a emergência da radiação Hawking num ambiente que não é influenciado pela dinâmica selvagem da formação de um buraco negro. E, por ser tão simples, pode ser posto a funcionar numa vasta gama de cenários experimentais, disseram os investigadores.
“Isto, pode abrir um espaço para explorar aspetos quântico-mecânicos fundamentais ao lado da gravidade e tempos de espaço curvos em vários cenários de matéria condensada”, escrevem os investigadores, citado pela Science Alert.
