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Crédito: Shutterstock
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Em 1974, Stephen Hawking fez uma de suas previsões mais famosas:
que os buracos negros acabam por se evaporar completamente.
De acordo com a teoria
de Hawking, os buracos negros não são perfeitamente
"pretos", mas sim emitem partículas. Essa radiação, acreditava
Hawking, poderia eventualmente extrair energia e massa suficientes dos buracos
negros para fazê-los desaparecer. A teoria é amplamente aceita como
verdadeira, mas já foi quase impossível provar.
Pela primeira vez, no
entanto, os físicos mostraram essa indescritível radiação de Hawking - pelo
menos em um laboratório. Embora a radiação de Hawking seja fraca demais
para ser detectada no espaço por nossos instrumentos atuais, os físicos já
viram essa radiação em um buraco negro analógico criado usando ondas sonoras e
algumas das mais frias e estranhas matérias do universo. [ 9 idéias sobre buracos negros que vão explodir sua mente ]
Pares de partículas
Os buracos negros
exercem uma força gravitacional incrivelmente poderosa que até mesmo um fóton,
que viaja à velocidade da luz , não poderia escapar. Enquanto
o vácuo do espaço é geralmente visto como vazio, a incerteza da mecânica
quântica dita que o vácuo 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).
Normalmente,
depois que um par de partículas virtuais aparece, elas imediatamente se
aniquilam. Ao lado de um buraco negro, no entanto, as forças extremas da
gravidade, em vez disso, separam as partículas, com uma partícula absorvida
pelo buraco negro, enquanto a outra dispara para o espaço. A partícula
absorvida tem energia negativa, o que reduz a energia e a massa do buraco
negro. Engula o suficiente dessas partículas virtuais, e o buraco negro
eventualmente evapora. A partícula que escapa é conhecida como radiação de
Hawking.
Essa
radiação é fraca o suficiente para que seja impossível agora observá-la no
espaço, mas os físicos inventaram maneiras muito criativas de medi-la em um
laboratório.
Um horizonte de eventos em cascata
O físico Jeff Steinhauer
e seus colegas do Technion - Instituto de Tecnologia de Israel em Haifa usaram
um gás extremamente frio chamado 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" de gás; quando o gás fluía sobre a
cachoeira, transformava energia potencial em energia cinética para fluir
mais rápido que a velocidade do som.
Em
vez de partículas de matéria e antimatéria, os pesquisadores usaram pares de
fônons, ou ondas sonoras quânticas, no fluxo de gás. O fônon no lado lento
podia viajar contra o fluxo do gás, longe da cachoeira, enquanto o fônon no
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 você estava realmente
voltando. E isso é análogo a um fóton em um buraco negro tentando sair do
buraco negro, mas sendo puxado pela gravidade da maneira errada."
Hawking previu que a
radiação das partículas emitidas estaria em um espectro contínuo de comprimentos de onda e energias. Ele
também disse que poderia ser descrito por uma única temperatura que dependesse
apenas da massa do buraco negro. A recente experiência confirmou ambas as
previsões no buraco negro sônico.
"Esses
experimentos são um tour de force", disse Renaud Parentani, físico teórico
do Laboratoire de Physique Théorique da Universidade Paris-Sud, à Live Science. Parentani
também estuda buracos negros analógicos, mas de um ângulo teórico; ele não
estava envolvido no novo estudo. "É uma experiência muito precisa. Do
lado experimental, Jeff [Steinhauer] é realmente, no momento, o especialista
líder mundial no uso de átomos frios para sondar a física dos buracos
negros."
Parentani,
no entanto, enfatizou que este estudo é "um passo ao longo de um longo
processo". Em particular, este estudo não mostrou os pares de fônons
sendo correlacionados no nível quântico, que é outro aspecto importante das
previsões de Hawking.
"A
história continuará", disse Parentani. "Não é de todo o
fim.
Fonte: Live Science / Por |
Obrigado pela sua visita e volte sempre!
Hélio R.M. Cabral
(Economista, Escritor e Divulgador de conteúdos da
Astronomia, Astrofísica, Astrobiologia e Climatologia).
Membro da Society for
Science and the Public (SSP) e assinante de conteúdos científicos da NASA
(National Aeronautics and Space Administration) e ESA (European Space Agency).
Participa
do projeto S`Cool Ground Observation (Observações de Nuvens) que é integrado ao
Projeto CERES (Clouds and Earth´s Radiant Energy System) administrado pela
NASA. A partir de 2019, tornou-se membro da Sociedade Astronômica
Brasileira (SAB), como astrônomo amador.
Participa também do projeto The Globe Program / NASA
Globe Cloud, um Programa de Ciência e Educação Worldwide, que também tem o
objetivo de monitorar o Clima em toda a Terra. Este projeto é patrocinado pela
NASA e National Science Fundation (NSF), e apoiado pela National Oceanic and Atmospheric
Administration (NOAA) e U.S Department of State.
e-mail: heliocabral@coseno.com.br
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