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Um novo tipo de análogo de buraco negro desenvolvido em laboratório por uma equipe de pesquisadores de Amsterdã, na Holanda, traz novos insights sobre uma radiação indescritível teoricamente emitida pelos correspondentes reais.
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Usando uma cadeia de átomos em arquivo único para simular o horizonte de eventos de um buraco negro, eles observaram o equivalente ao fenômeno conhecido como radiação Hawking – partículas nascidas de distúrbios nas flutuações quânticas causadas pela quebra do buraco negro no espaço-tempo.
Segundo os cientistas, isso poderia ajudar a resolver a tensão entre duas estruturas atualmente inconciliáveis para descrever o universo: a teoria geral da relatividade, que descreve o comportamento da gravidade como um campo contínuo conhecido como espaço-tempo; e 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 de forma universal, essas duas teorias incompatíveis precisam encontrar um ponto de concordância.
Conforme destaca a pesquisa, publicada este mês na revista Physical Review Research, é aqui que os buracos negros entram em cena. Essas regiões altamente massivas são tão densas que, a certa distância, nenhum objeto no universo tem velocidade suficiente para escapar de seu apetite voraz. Nem mesmo a velocidade da luz é forte o bastante.
Essa distância, que varia dependendo da massa do buraco negro, é o que se chama de horizonte de eventos. Uma vez que um objeto cruza seu limite, só nos resta imaginar o que acontece, já que nada retorna com informações sobre seu destino.
Em 1974, o físico Stephen Hawking propôs que as interrupções nas flutuações quânticas causadas pelo horizonte de eventos resultam em um tipo de radiação muito semelhante à radiação térmica. De acordo com o site Science Alert, se a radiação de Hawking existe, ela é ainda muito fraca para ser detectada. Por isso, a importância de se criarem modelos computacionais, para simular e fazer medições do evento.
Outros buracos negros já foram desenvolvidos em ambientes de laboratório, mas a equipe liderada por Lotte Mertens, da Universidade de Amsterdã, trouxe algo novo. Uma cadeia unidimensional de átomos serviu como um caminho para os elétrons “pularem” de uma posição para outra. Ao ajustar a facilidade com que esse salto pode ocorrer, os físicos fizeram com que certas propriedades desaparecessem, criando efetivamente uma espécie de horizonte de eventos que interferia na natureza ondulatória dos elétrons.
Segundo os autores do estudo, o efeito desse falso horizonte de eventos produziu um aumento na temperatura que correspondeu às expectativas teóricas de um sistema equivalente de buracos negros, mas apenas quando parte da cadeia se estendia além do horizonte de eventos.
Isso pode significar que o emaranhamento de partículas que atravessam o horizonte de eventos é fundamental na geração de radiação de Hawking verdadeira.
A radiação de Hawking simulada foi térmica apenas para uma certa faixa de amplitudes de salto, e sob simulações que começaram imitando um tipo de espaço-tempo considerado “plano”. Isso sugere que a radiação de Hawking só pode ser térmica dentro de uma variedade de situações, e quando há uma mudança na deformação do espaço-tempo devido à gravidade.
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Não estão claras as implicações disso para a gravidade quântica, mas o modelo oferece uma maneira de estudar o surgimento da radiação de Hawking em um ambiente que não é influenciado pela dinâmica selvagem da formação de um buraco negro.
E, por ser tão simples, pode ser colocado para funcionar em uma ampla gama de configurações experimentais, segundo os pesquisadores. “Isso pode abrir um local para explorar aspectos fundamentais da mecânica quântica ao lado da gravidade e dos espaços-tempos curvos em várias configurações de matéria condensada”.
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