É possível simular um buraco negro?

Mesmo com os avanços da ciência e da tecnologia, os buracos negros seguem sendo um intrigante assunto entre pesquisadores. Embora seja possível dizer que já existe um vasto conhecimento acerca deles, alguns mistérios ainda intrigam os pesquisadores. Contudo, um novo tipo de buraco negro pode dar a eles algumas informações a respeito da radiação indescritível teoricamente emitida pelo objeto real.

Isso porque uma equipe de físicos usou uma cadeia de átomos em arquivo único para simular o horizonte de eventos de um buraco negro. Com isso, eles conseguiram observar o equivalente à chamada radiação Hawking, que são partículas nascidas de distúrbios nas flutuações quânticas causadas pela quebra do buraco negro no espaço-tempo.

De acordo com os físicos, isso poderia ajudar a resolver a tensão entre duas estruturas atualmente inconciliáveis na descrição do universo. São elas: a teoria geral da relatividade e a mecânica quântica. A primeira descreve o comportamento da gravidade como um campo contínuo, isso é conhecido como espaço-tempo. Enquanto isso, a segunda descreve o comportamento de partículas discretas usando a matemática da probabilidade.

E para que exista uma teoria unificada da gravidade quântica, essas duas teorias precisam achar uma forma de se relacionar uma com a outra. É justamente nesse ponto que o buraco negro entra.

Buraco negro

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Esse objeto massivo é tão denso que, a uma determinada distância do centro de massa de um buraco negro, nenhuma velocidade do universo é suficiente para escapar. Nem mesmo a velocidade da luz.

Essa distância é chamada de horizonte de eventos. Quando algum objeto passa dessa fronteira, os pesquisadores podem apenas imaginar o que acontece, visto que nenhum retornou com informações. Mesmo assim, Stephen Hawking propôs, em 1974, que as interrupções nas flutuações quânticas causadas pelo horizonte de eventos têm como resultado um tipo de radiação muito parecida com a radiação térmica.

Se isso realmente existe, essa radiação é bem fraca para ser detectada pelos pesquisadores. E é possível que eles nunca confirmem realmente a sua existência. Contudo, isso não os impede de sondar e criar análogos de buracos negros em laboratório.

Essa criação já foi feita antes, mas agora, uma equipe liderada por Lotte Mertens, da Universidade de Amsterdã, na Holanda, fez algo novo. A equipe usou uma cadeia unidimensional de átomos como um caminho para os elétrons “saltarem” de uma posição para outra.

Simulação

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Então, ajustando a facilidade com que esse salto pode acontecer, os pesquisadores puderam fazer com que determinadas propriedades desaparecessem. Com isso, eles criaram, de forma efetiva, uma espécie de horizonte de eventos que interfere na natureza ondulatória dos elétrons.

Como resultado, esse falso horizonte de eventos produziu um aumento na temperatura, o que ia de encontro com o esperado nas expectativas teóricas de um sistema de buraco negro. Contudo, isso aconteceu somente quando parte da cadeia se estendia além do horizonte de eventos.

O que isso pode sugerir é que o emaranhamento de partículas que se estendem pelo horizonte de eventos é fundamental para gerar a radiação Hawking. No entanto, a radiação Hawking simulada era apenas térmica para uma determinada faixa de amplitudes de salto e nas simulações que imitavam uma espécie de espaço-tempo considerado ‘plano’.

Tudo isso sugere que a radiação de Hawking só pode ser térmica dentro de uma variedade de situações e quando existe uma mudança na dobra do espaço-tempo por conta da gravidade.

“Não está claro o que isso significa para a gravidade quântica, mas o modelo oferece uma maneira de estudar o surgimento da radiação Hawking em um ambiente que não é influenciado pela dinâmica selvagem da formação de um buraco negro. E, por ser tão simples, pode ser usado em uma ampla variedade de configurações experimentais”, disseram os pesquisadores.

“Isso pode abrir um espaço para explorar aspectos fundamentais da mecânica quântica juntamente com a gravidade e espaços-tempos curvos em várias configurações de matéria condensada”, concluíram.

Fonte: Science Alert

Imagens: Canaltech, Wikipedia