Os buracos negros podem ostentar uma cabeleira de luxo com “cabelos” compostos de partículas fantasmagóricas, nulas de energia, segundo uma nova hipótese proposta por Stephen Hawking e outros físicos.
O novo estudo, que foi publicado on-line em 05 de janeiro no preprint arXiv, propõe que pelo menos algumas das informações devoradas por um buraco negro são armazenadas nesses cabelos elétricos.
Ainda assim, a nova proposta não prova que toda a informação que entra em um buraco negro é preservada.
“A pergunta milionária é como todas as informações são armazenadas dessa maneira, e nós nem fizeram declarações sobre isso”, disse o autor do estudo Andrew Strominger, físico da Universidade de Harvard, em Massachusetts. “Parece improvável que o tipo de cabelo que descrevemos é rico o suficiente para armazenar todas as informações.”
Buracos negros
Segundo a teoria da relatividade geral de Einstein, os buracos negros são objetos celestes extremamente densos que deformam o espaço-tempo tão fortemente que nenhuma luz ou matéria pode escapar de suas garras. Alguns buracos negros primordiais formados logo após o Big Bang podem ser do tamanho de um único átomo e ainda tão maciços quanto uma montanha, de acordo com a NASA. Outros se formam através de estrelas gigantes que colapsam sobre si mesmas, enquanto que buracos negros supermassivos se situam nos corações de quase todas as galáxias.
Na década de 1960, o físico John Wheeler e seus colegas propuseram que os buracos negros “não têm cabelos”, uma metáfora que significa que os buracos negros foram despojados de todas as particularidades complicadas. Na formulação de Wheeler, todos os buracos negros eram idênticos, exceto em seu spin (rotação), momento angular e massa.
Então, na década de 1970, Stephen Hawking propôs a noção agora chamada de Radiação Hawking. Nesta formulação, todos os buracos negros “vazam” massa sob a forma de partículas quânticas fantasmagóricas que escapam ao longo do tempo. Eventualmente, a radiação Hawking faz com que os buracos negros se evaporem por completo, deixando um vácuo único. Os vácuos deixados por estes buracos negros, de acordo com a teoria original, seriam idênticos, e, portanto, incapaz de armazenar informações sobre os objetos a partir do qual eles foram formados, disse Strominger.
Uma vez que o vazamento da radiação de Hawking de um buraco negro é completamente aleatório, isso significaria que os buracos negros perdem informações ao longo do tempo, e não haveria nenhuma maneira de saber muito sobre os objetos celestes que formaram os buracos negros. No entanto, essa noção cria um paradoxo, porque em menor escala, as leis da física são completamente reversíveis, ou seja, informações que existiram no passado devem ser teoricamente recuperáveis. Nos últimos anos, Hawking tem andado para trás na noção de perda de informações e admitiu, depois de tudo, que os buracos negros armazenam informações.
“Flocos de neve”em buracos negros
Nos últimos anos, Strominger tem desmontado algumas destas noções. Primeiro, ele fez a pergunta: o que acontece se você adiciona um fóton “suave”, ou uma partícula de luz, sem energia, ao vácuo deixado para trás depois de o buraco negro evaporar?
Embora a maioria das pessoas nunca ouviram falar de fótons suaves, as partículas são onipresentes, disse Strominger. (Outras partículas, chamadas grávitons macios, são hipotéticas partículas quânticas que transmitem gravidade. Embora elas nunca foram detectadas, a maioria dos físicos acreditam que existem estas partículas e também são incrivelmente abundantes, disse Strominger).
“Cada colisão no Grande Colisor de Hádrons produz um número infinito de fótons suaves e grávitons”, disse Strominger. “Nós estamos nadando neles o tempo todo.”
Depois de trabalhar com as equações, ele – juntamente com Hawking e Malcolm Perry, dois físicos da Universidade de Cambridge, na Inglaterra – descobriram que o vácuo do buraco negro teria a mesma energia, mas diferente momento angular após a adição de um fóton macio. Isso significava que o estado de vácuo de um buraco negro evaporado é um tipo de floco de neve celestial, com suas propriedades individuais dependentes da sua origem e história.
“Longe de ser um objeto simples, os buracos negros são como um grande disco rígido que pode armazenar essencialmente uma quantidade infinita de informações sob a forma desses fótons de energia zero e grávitons,” disse Strominger.
O novo trabalho é uma extensão de um curto artigo de Hawking de 2014, onde ele argumentou que o horizonte de eventos, ou o ponto de não retorno antes de um objeto ser engolido por um buraco negro para sempre, não pode ter um limite fixo. O novo estudo postula que os “cabelos” de fótons suaves e grávitons franjam o horizonte de eventos dos buracos negros.
Surge o Paradoxo da Informação
O problema é que essa informação é “incrivelmente confusa”, de modo que recuperá-la a partir de um buraco negro é semelhante a determinar o que alguém jogou em uma fogueira depois de ter queimado, disse Strominger. Essencialmente, o novo trabalho é o equivalente do buraco negro, usando fumaça e fogo para descobrir a identidade do objeto original que foi queimado, acrescentou.
“Não é uma resposta definitiva ao problema de informação, mas parece ser um passo na direção certa”, disse Aidan Chatwin-Davies, um físico do Instituto de Tecnologia da Califórnia, que não esteve envolvido no estudo.
Enquanto algumas das informações em um buraco negro podem ser contidas em seu halo peludo de fótons e grávitons suaves, nem tudo necessariamente reside lá, disse ele.
“Na verdade, ele apresenta algumas novas idéias para nós pensarmos sobre o que poderia ser muito útil para compreender os buracos negros e como eles codificam a informação,” disse Chatwin-Davies.
Traduzido e adaptado de Space.com