Crédito de imagem: NASA
Stephen Hawking e Kip Thorne podem dever a John Preskill um conjunto de enciclopédias.
Em 1997, os três cosmologistas fizeram uma aposta famosa sobre se a informação que entra em um buraco negro deixa de existir - isto é, se o interior de um buraco negro é alterado pelas características das partículas que entram nele.
A pesquisa de Hawking sugeriu que as partículas não têm efeito algum. Mas sua teoria violou as leis da mecânica quântica e criou uma contradição conhecida como o "paradoxo da informação".
Agora, os físicos da Universidade Estadual de Ohio propuseram uma solução usando a teoria das cordas, uma teoria que sustenta que todas as partículas do universo são feitas de minúsculas cordas vibratórias.
Samir Mathur e seus colegas derivaram um extenso conjunto de equações que sugerem fortemente que as informações continuam a existir - ligadas em um emaranhado gigante de cordas que preenchem um buraco negro desde o núcleo até a superfície.
A descoberta sugere que os buracos negros não são entidades suaves e sem características, como os cientistas há muito pensam.
Em vez disso, eles são? Fuzzballs.?
Mathur, professor de física no estado de Ohio, suspeita que Hawking e Thorne não fiquem particularmente surpresos com o resultado do estudo, que aparece na edição de 1º de março da revista Nuclear Physics B.
Em sua aposta, Hawking, professor de matemática da Universidade de Cambridge, e Thorne, professor de física teórica da Caltech, apostam que as informações que entram em um buraco negro são destruídas, enquanto Preskill - também professor de física teórica da Caltech - visão oposta. As apostas eram um conjunto de enciclopédias.
"Eu acho que a maioria das pessoas desistiu da ideia de que a informação foi destruída quando a idéia da teoria das cordas ganhou destaque em 1995". Disse Mathur. "É que ninguém conseguiu provar que a informação sobreviveu até agora."
No modelo clássico de como os buracos negros se formam, um objeto supermassivo, como uma estrela gigante, entra em colapso para formar um ponto muito pequeno de gravidade infinita, chamado de singularidade. Uma região especial no espaço circunda a singularidade, e qualquer objeto que atravessa a fronteira da região, conhecido como horizonte de eventos, é puxado para dentro do buraco negro, para nunca mais voltar.
Em teoria, nem mesmo a luz pode escapar de um buraco negro.
O diâmetro do horizonte de eventos depende da massa do objeto que o formou. Por exemplo, se o sol colapsasse em uma singularidade, seu horizonte de eventos mediria aproximadamente 3 quilômetros (1,9 milhas) de diâmetro. Se a Terra seguisse o exemplo, seu horizonte de eventos seria de apenas 1 centímetro (0,4 polegadas).
Quanto ao que está na região entre uma singularidade e seu horizonte de eventos, os físicos sempre deixaram um espaço em branco, literalmente. Não importa que tipo de material formou a singularidade, a área dentro do horizonte de eventos deveria ser desprovida de qualquer estrutura ou característica mensurável.
E aí está o problema.
O problema com a teoria clássica é que você poderia usar qualquer combinação de partículas para criar o buraco negro - prótons, elétrons, estrelas, planetas, o que for - e isso não faria diferença. Deve haver bilhões de maneiras de criar um buraco negro, mas com o modelo clássico o estado final do sistema é sempre o mesmo ,? Disse Mathur.
Esse tipo de uniformidade viola a lei da reversibilidade da mecânica quântica, explicou. Os físicos devem ser capazes de rastrear o produto final de qualquer processo, incluindo o processo que cria um buraco negro, de volta às condições que o criaram.
Se todos os buracos negros forem iguais, nenhum buraco negro poderá ser rastreado até seu início exclusivo, e qualquer informação sobre as partículas que o criaram será perdida para sempre no momento em que o buraco se formar.
"Ninguém realmente acredita nisso agora, mas ninguém jamais encontrou algo errado com o argumento clássico". Disse Mathur. Agora podemos propor o que deu errado.
Em 2000, os teóricos das cordas nomearam o paradoxo da informação número oito em sua lista dos dez principais problemas de física a serem resolvidos durante o próximo milênio. Essa lista incluía perguntas como? Qual é a vida útil de um próton? e? como a gravidade quântica pode ajudar a explicar a origem do universo?
Mathur começou a trabalhar no paradoxo da informação quando era professor assistente no Instituto de Tecnologia de Massachusetts e atacou o problema em tempo integral depois de ingressar na faculdade do Estado de Ohio em 2000.
Com o pesquisador de pós-doutorado Oleg Lunin, Mathur calculou a estrutura de objetos que se encontram entre estados simples de cordas e grandes buracos negros clássicos. Em vez de serem pequenos objetos, eles eram grandes. Recentemente, ele e dois estudantes de doutorado - Ashish Saxena e Yogesh Srivastava - descobriram que a mesma imagem de uma bola de fuzz? continuou válido para objetos que se assemelhavam mais a um buraco negro clássico. Esses novos resultados aparecem na Física Nuclear B.
Segundo a teoria das cordas, todas as partículas fundamentais do universo - prótons, nêutrons e elétrons - são feitas de diferentes combinações de cordas. Por menores que sejam as cordas, Mathur acredita que elas podem formar grandes buracos negros através de um fenômeno chamado tensão fracionária.
As cordas são elásticas, disse ele, mas cada uma carrega uma certa quantidade de tensão, assim como uma corda de violão. Com a tensão fracionária, a tensão diminui à medida que a corda fica mais longa.
Assim como uma corda longa de violão é mais fácil de arrancar do que uma corda curta, um longo fio de cordas mecânicas quânticas unidas é mais fácil de esticar do que uma única corda, disse Mathur.
Portanto, quando muitas cordas se juntam, como formariam as muitas partículas necessárias para um objeto muito maciço, como um buraco negro, a bola combinada é muito elástica e se expande para um diâmetro largo.
Quando os físicos do Estado de Ohio derivaram sua fórmula para o diâmetro de um buraco negro confuso feito de cordas, eles descobriram que ele correspondia ao diâmetro do horizonte de eventos do buraco negro sugerido pelo modelo clássico.
Como a conjectura de Mathur sugere que as cordas continuam a existir dentro do buraco negro, e a natureza das cordas depende das partículas que compunham o material original, então cada buraco negro é tão único quanto as estrelas, planetas ou galáxia que o formou. As cordas de qualquer material subsequente que entre no buraco negro também seriam rastreáveis.
Isso significa que um buraco negro pode ser rastreado até suas condições originais e as informações sobrevivem.
Esta pesquisa foi apoiada em parte pelo Departamento de Energia dos EUA.
Fonte original: Comunicado de imprensa da Ohio State University
