Buracos Negros: Como Ondas I

Fonte: Scientific American 2008

Todos os dados experimentais, de escalas subnucleares a escalas galácticas, são explicados pelos três pilares da física moderna – Relatividade especial, relatividade geral e mecânica quântica.

Na relatividade geral, quando uma partícula passa o horizonte de eventos a sua frequência alonga-se em duração. Este efeito é chamado de desvio para o vermelho gravitacional (redshift). Este desvio, num campo gravítico tão forte, torna-se infinito.

Até agora, na descrição dos buracos negros, a luz era tratada como uma onda electromagnética. Stephen Hawking reconsiderou as implicações do redshift infinito quando se leva em conta a natureza quântica da luz. Na quântica nem o vácuo é perfeito, ele contém flutuações como resultado do princípio da incerteza de Heisenberg. Longe da influência gravitacional, os pares de fotões, responsáveis pelas flutuações quânticas, aparecem e desaparecem tão rapidamente que são chamados pares virtuais. No espaço-tempo não curvo as partículas aparecem e desaparecem sem parar porque não há influência gravitacional.

No espaço-tempo curvo curvo, em torno de um buraco negro, um dos fotões pode ficar aprisionado dentro do horizonte de eventos. O par passa, então, de virtual a real, resultando na emissão de luz e num decréscimo correspondente na massa do buraco negro.

A radiação Hawking – a emissão dos fotões e consequente perda de massa do buraco negro – ainda não foi possível confirmar experimentalmente. A emissão de fotões por buracos negros é fraca demais. A única esperança é encontrar buracos negros do início do Universo ou então produzi-los nos aceleradores de partículas.

Imaginemos, agora, o processo invertido no tempo: o fotão de Hawking aproxima-se do buraco negro e sofre um desvio para o violeta. Quanto mais recua no tempo mais próximo fica do horizonte de eventos e menor é o seu comprimento de onda. O fotão junta-se ao companheiro (que acaba de sair do horizonte de eventos do buraco negro) formando o par virtual.

O desvio para o violeta continua até uma distância de 10^-35 metros, conhecida como comprimento de Plank, nem a relatividade, nem a teoria quântica podem descrever como a partícula se comporta. Torna-se necessária uma teoria quântica da gravidade.