Nova teoria revela que tentar escapar de um buraco negro pode ser um verdadeiro “inferno”

O horizonte de eventos de um buraco negro pode ser ou um vazio enganosamente pacífico, ou um local destruidor parecido com uma tempestade de fogo, dependendo do quão perto você realmente chegar dele, segundo os físicos.

A possível existência deste local hostil no horizonte de eventos tornou-se uma das questões mais controversas da física teórica, nos últimos anos. Agora, um casal de cientistas da Universidade de Victoria, em British Columbia, Canadá, acaba de lançar um estudo polêmico que propõe duas realidades diferentes para um buraco negro, dependendo da perspectiva de localização. Uma delas, poderia ser um verdadeiro inferno!

A suposta “parede de fogo” do buraco negro é um fenômeno hipotético, em que um objeto gera tanta energia ao passar ao longo do horizonte de eventos, que cria uma parede real de chamas engolindo tudo em seu caminho. Proposta em 2012, a hipótese procura resolver um problema fundamental com a explicação mais aceita para o que acontece com a matéria quando ela se encontra com um buraco negro.

Na década de 70, os físicos teóricos Stephen Hawking e Jacob Bekenstein mostraram que buracos negros emitem uma radiação no horizonte de eventos, agora conhecida como radiação Hawking. Eles propuseram que uma única emissão de radiação Hawking envolve duas partículas mutuamente entrelaçadas formadas perto do horizonte de eventos. Uma cai no buraco negro, enquanto a outra é lançada de volta para o Universo com a radiação.

Por um período muito longo de tempo, toda essa massa que escapa causa uma evaporação do buraco negro, e como a mecânica quântica estabelece que as informações no Universo nunca podem ser irreversivelmente destruídas, Hawking e Bekenstein propuseram que um buraco negro em fase final libere como resposta a radiação Hawking.

Porém, neste ponto, há um problema, pois as partículas que saem como radiação nessas fases tardias da vida útil do buraco negro devem, ainda, serem emaranhadas de forma quântica com a radiação expulsa anteriormente. Porém, ao mesmo tempo, a partícula de saída precisaria ter a mesma relação com a partícula de entrada, e isso vai contra um princípio fundamental, chamado “monogamia de emaranhamento”. O princípio afirma que as partículas de saída lançadas à frente de um buraco negro e evaporadas, não podem ser totalmente envolvidas com dois sistemas independentes ao mesmo tempo. Assim, estas partículas precisariam ter relações poligâmicas de emaranhamento, não monogâmicas. Mas isso seria impossível segundo a nossa atual compreensão das leis da física.

Portanto, temos aqui uma situação impossível, e a única maneira de resolver este “paradoxo de informação”, seria admitir que uma das três teorias fundamentais da física estaria errada: o princípio da equivalência de Einstein, que faz parte da sua teoria da relatividade geral; a unitariedade, que faz parte da física quântica; ou a teoria quântica de campos existentes. Para resolver o paradoxo, uma das três deveria ser sacrificada, e ninguém seria capaz de entrar em um consenso de forma simples.

Assim, surgiu a parede de fogo do buraco negro, proposta por um grupo de físicos liderado por Joseph Polchinski, da Universidade da Califórnia em Santa Barbara, nos EUA. A hipótese é que este entrelaçamento polígamo existe, mas é quebrado de alguma forma imediatamente ao se formar, criando quantidades extremas de energia no horizonte de eventos, literalmente dando origem a uma parede de chamas. A proposta foi recebida com desconfiança pela comunidade física teórica, pois isso significaria que há algo muito errado com a teoria da relatividade geral de Einstein. “Uma parede de fogo simplesmente não pode aparecer no espaço vazio, assim como uma parede de tijolos não aparece de repente em um campo vazio, fazendo-lhe bater a cara”, disse Raphael Bousso, um teórico das cordas da Universidade da Califórnia, em Berkeley, em 2012.

Até hoje, tal teoria continua sendo motivo de polêmica, mas ninguém conseguiu criar uma alternativa convincente, justamente por conta de todos os paradoxos. Agora, os físicos Werner Israel e Karun Thanjavur, da Universidade de Victoria, lançaram um estudo argumentando que esta parede de fogo poderia, de fato, aparecer perto do horizonte de eventos, mas ofereceram uma explicação totalmente nova para explicar sua função.

Anil Ananthaswamy explica à New Scientist: Para ficar parado no horizonte de um buraco negro, você precisa manter uma aceleração constante em sentido contrário. Um fenômeno chamado de efeito Unruh diz que a aceleração faz o espaço vazio ao seu redor aquecer. Uma aceleração para longe de um buraco negro com massa solar, pode fazer a temperatura ser tão alta quanto 736 ºC. Você se sentiria como se estivesse envolvido em chamas. Esta é a sua parede de fogo pessoal”, explicou Israel.

Fora do horizonte de eventos a realidade seria muito diferente. “Argumentamos que a criação dos pares de Hawking é um processo de baixa energia que não gera complicações”, concluíram os pesquisadores no artigo publicado no portal arXiv.org.

Portanto, existiria uma morte terrível e ardente para alguém localizado no horizonte de eventos, mas sem envolver relações poligâmicas de emaranhamento, e sim, a radiação pela aceleração na temperatura do efeito Unruh, gerando um fenômeno de alta energia. Por outro lado, outra realidade inteira existe para alguém localizado muito distante. Seria um processo de baixa energia que não originaria emaranhamento quântico.

O estudo será revisado, e Steve Giddings, da Universidade da Califórnia, irá participar da análise. Ele acredita que a teoria quântica padrão não suporta todas as reivindicações, mas o paradoxo ainda existe e qualquer tentativa de obter soluções é um exercício interessante. “Nós temos uma indicação de que precisamos de um novo mecanismo, um novo ingrediente para a história”, reforçou Giddings.

Fonte: Science Alert Foto: Reprodução / Alain Riazuelo da Agência Nacional Francesa de Pesquisa