Há 50 anos, em um artigo publicado na revista Nature em 1º de março de 1974, Stephen William Hawking, renomado físico teórico, cosmólogo e autor britânico, introduziu pela primeira vez a concepção de que os buracos negros emitiriam partículas subatômicas. Essa proposta teórica, que homenageia seu criador, é reconhecida como radiação Hawking e se tornou um marco significativo na compreensão dos fenômenos cósmicos.
Reverenciado como um dos cientistas mais impactantes desde Albert Einstein, Stephen Hawking não apenas deixou um legado marcante em prol do avanço das teorias cósmicas, mas também se destacou por seu incessante esforço em tornar a Ciência acessível ao público em geral.
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O físico também enfrentou com bravura as complicações da Esclerose Lateral Amiotrófica (ELA), doença motora degenerativa diagnosticada quando ele tinha apenas 22 anos e que o confinou a uma cadeira de rodas e o privou da fala natural.
Durante anos, confiou em um sintetizador de voz para se comunicar e, mesmo com as condições restritas, a doença nunca o deixou abater. Desafiando as previsões médicas que lhe davam uma vida curta, Hawking persistiu em sua busca pelo conhecimento, elaborando teorias e compartilhando seu amor pela Ciência por mais de cinco décadas.
Stephen Hawking faleceu no dia 14 de março de 2018, aos 76 anos, e dedicou toda a carreira a pesquisar as leis do Universo. Muitos dos teoremas elaborados por ele estão relacionados aos buracos negros, que são áreas do espaço onde a gravidade é tão intensa que nada, nem mesmo a luz, consegue escapar delas, daí o nome “buracos negros”.
Entre os destaques de suas teorias, estão: Buracos Negros, Big Bang, A Teoria de Tudo, Breve História do Tempo e Radiação Hawking, indubitavelmente, uma de suas maiores contribuições para a Ciência.
O que é radiação Hawking?
A radiação Hawking é emitida pelos buracos negros devido a um fenômeno quântico chamado criação e aniquilação de pares de partículas virtuais, ocorrendo nas proximidades da borda do buraco negro, conhecida como horizonte de eventos. Embora a radiação Hawking seja extremamente fraca e difícil de detectar diretamente, seus efeitos indiretos podem ser observados, como a diminuição gradual da massa do buraco negro ao longo do tempo.
Se confirmada, a radiação Hawking implicaria que os buracos negros emitem energia, levando ao seu encolhimento. Os menores desses objetos incrivelmente densos poderiam explodir rapidamente em uma intensa explosão de calor, enquanto os maiores objetos evaporariam lentamente ao longo de trilhões de anos, dissipando-se como uma brisa fria pelo universo.
A descoberta teórica da radiação Hawking foi um marco significativo na física moderna, pois propôs uma maneira de conectar a relatividade geral de Albert Einstein com os princípios da mecânica quântica. Apesar de cada técnica ter suas limitações, a detecção e observação de buracos negros são fundamentais para aprofundarmos nosso entendimento do universo e das leis físicas que o regem.
Como funciona a radiação Hawking?
Explicação simplificada de como se acredita que a radiação Hawking funcione, de acordo com nossa compreensão atual.
1 – Formação de Pares de Partículas: Nas proximidades do horizonte de eventos de um buraco negro, no vazio do espaço, pares de partículas e antipartículas podem surgir repentinamente do vácuo quântico. Esse fenômeno é resultado das flutuações quânticas que ocorrem continuamente em escalas subatômicas.
2 – Separação dos Pares: Em circunstâncias normais, esses pares de partículas se aniquilariam quase que instantaneamente após serem criados. Contudo, quando isso acontece nas proximidades do horizonte de eventos de um buraco negro, um dos membros do par pode ser atraído pela intensa gravidade do buraco negro, enquanto o outro foge para o espaço exterior.
3 – Efeito de Tunelamento Quântico: A partícula que escapa para o espaço exterior é o que chamamos de radiação Hawking. Ela consegue “tunelar” para fora da região do horizonte de eventos graças a um fenômeno quântico conhecido como efeito de tunelamento quântico. Este fenômeno permite que a partícula atravesse uma barreira de potencial, mesmo sem possuir energia suficiente para superá-la de acordo com as leis da física clássica.
4 – Emissão de Radiação: A radiação Hawking é liberada para o espaço sideral, enquanto a partícula correspondente é absorvida pelo buraco negro. Consequentemente, o buraco negro perde uma fração mínima de sua massa ao longo do tempo. Este processo é o responsável pela evaporação gradual dos buracos negros ao longo de períodos de tempo extremamente longos.
É necessário ressaltar que a radiação Hawking é uma previsão teórica fundamentada em modelos matemáticos e ainda não foi diretamente observada. No entanto, suas implicações são de extrema importância para a física teórica e para o entendimento dos buracos negros.
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