Se alguma coisa pode resumir o quão pouco nós realmente sabemos sobre o universo, são os buracos negros. Nós não podemos vê-los, porque nem mesmo a luz pode escapar de sua atração gravitacional, não temos ideia do que é feito, e pra onde vai tudo que passa para dentro dele. ¯ \ _ (ツ) _ / ¯
Os físicos não podem sequer concordar sobre se os buracos negros são enormes, gigantes tridimensionais, ou apenas superfícies bidimensionais que são projetadas em 3D apenas como um holograma.
Mas um novo estudo feito apenas para o caso de buracos negros holográficos ainda mais fortes, com um novo cálculo da entropia – ou desordem – no interior, apoiam a possibilidade de estes gigantes enigmáticos do Universo serem nada mais que uma ilusão de ótica.
Primeiro, vamos falar sobre a hipótese da holografia. Proposta pela primeira vez pelo físico Leonard Susskind na década de 1990, que prevê que, matematicamente falando, o Universo precisa de apenas duas dimensões – não três – para que as leis da física e da gravidade funcionem como deveriam.
Para nós, porém, tudo o que aparece como uma imagem tridimensional na verdade são dois processos dimensionais projetadas em um enorme horizonte cósmico.
Isso pode parecer loucura, mas poderia realmente resolver algumas grandes contradições entre a teoria da relatividade e mecânica Quântica de Einstein como o paradoxo da informação que diz que “nada pode escapar de um buraco negro, mas a matéria nunca pode ser completamente destruída”.
E, como Fiona MacDonald explicou para nós no ano passado, os físicos têm tido grande sucesso em combinar os resultados de fenômenos gravitacionais ao comportamento das partículas quânticas usando apenas duas dimensões espaciais: “Desde 1997, mais de 10.000 artigos têm sido publicados apoiando a ideia. “
Deixando todo o Universo de lado por agora, vamos aplicar esse pensamento para um buraco negro.
Os físicos têm sugerido a razão pelo qual não consigo descobrir o que acontece com o material, uma vez que cai sobre a borda – ou horizonte de eventos – e em um buraco negro, é porque não há “interior”. Em vez disso, tudo o que passa pela borda fica preso nas flutuações gravitacionais na superfície.
Uma equipe liderada pela física Daniele Pranzetti do Instituto Max Planck de Física Teórica na Alemanha veio com uma nova estimativa para a quantidade de entropia presente em um buraco negro, e seus cálculos suportam este cenário.
“Fomos capazes de usar um modelo mais completo e mais rico em comparação com o que [foi] feito no passado… e obtevemos um resultado muito mais realista e robusto”, disse Pranzetti. “Isso nos permitiu resolver várias ambiguidades matemáticas anteriores.”
Os pesquisadores estavam centrando-se sobre a entropia – uma propriedade física que codifica quão ordenado, ou desordenada, algo está. Stephen Hawking sugeriu no passado que a entropia de um buraco negro deve ser proporcional à sua área, mas não o seu volume, e essa ideia é o que estimulou os primeiros pensamentos sobre a possibilidade de buracos negros holográficos.
“Embora haja algum consenso na comunidade científica de que os buracos negros devem ter entropia ou a sua existência seria violada a segunda lei da termodinâmica, nenhum acordo foi feito sobre a origem desta entropia, ou a forma de calcular o seu valor”, explica Joanne Kennel para o explorador Science.
Em uma nova maneira de pensar sobre este problema, Pranzetti e seus colegas usaram uma abordagem teórica chamada de Gravitação Quântica em Loop (LQG) para explicar um conceito conhecido como gravidade quântica.
Em física teórica, a gravidade quântica procura descrever a força da gravidade de acordo com os princípios da mecânica quântica, e prevê que o tecido do espaço-tempo é composto de minúsculos grãos conhecidos como quanta – os “átomos” de espaço-tempo.
Coleções destes quanta são conhecidos como condensados, e a equipe descobriu que, assim como um jarro cheio de átomos que compõem as moléculas de água, um buraco negro feito de condensados teria as mesmas propriedades, e seu comportamento e impactos gravitacionais coletivos poderia ser determinado estudando as propriedades de apenas um.
Isto significa que o fato de não podermos realmente ver ou medir o que está além do horizonte de eventos de um buraco negro – e, portanto, sua entropia – realmente não importa, se as propriedades coletivas de todos os seus “átomos” podem ser medidas apenas uma vez.
“Apenas fluidos na nossa escala aparecem como materiais contínuos apesar da sua constituição de um grande número de átomos, de forma semelhante, na gravidade quântica, os átomos constituintes fundamentais do espaço formam um tipo de fluido, que é contínuo espaço-tempo,” explica a equipe em um comunicado de imprensa. “A geometria contínua e homogênea (como a de um buraco negro esfericamente simétrico) pode ser descrita como um condensado.”
Então, o que isso significa para a nossa hipótese de holograma?
Agora é minha hora preferida, a analogia: Bem, pense em um buraco negro como uma cesta de basquete tridimensional – o anel é o horizonte de eventos, e a rede é o buraco em que toda a matéria cai e desaparece. Empurre a rede para dentro do anel de modo que forme um plano bidimensional, e depois imagine que tudo o que é de metal e corda é feito de água. Agora tudo que você medir no anel pode ser aplicado para o restante da net.
Com isto em mente, Pranzetti e sua equipe têm agora um modelo concreto para mostrar que a natureza 3D de buracos negros poderia ser apenas uma ilusão – todas as informações de um buraco negro, teoricamente, podem ser contidos em uma superfície bidimensional, sem necessidade para um ‘buraco’ real ou no interior. “Daí a ligação entre entropia e a área de superfície, e não no volume”, diz The Daily Galaxy.
Seu modelo foi descrito em um artigo no Physical Review Letters, e enquanto ele for limítrofe, é impossível provar definitivamente que os buracos negros são na verdade de duas dimensões, mas os físicos teóricos vão tentar de qualquer maneira. Este estudo pode ser apenas o próximo grande passo para conseguir essa proeza científica, e, se comprovada, essa louca hipótese vai parar nos nossos livros de ciências e dá um nó (ou encantar) a mente de muitas pessoas.
Via Science Alert