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24 novembro 2011

É possível que alguma coisa escape de um buraco negro?

Os buracos negros são possivelmente os elementos mais obscuros do universo. Graças à enorme gravidade da curvatura espacial, tudo o que vai para dentro deles é imediatamente partido e perdido. Os cientistas nunca viram um buraco negro porque nada, nem mesmo a luz, pode escapar dele.

Bem, na verdade, quase nada pode escapar…

Os estudantes que estão começando mecânica quântica aprendem que, no mundo subatômico, nenhuma barreira é intransponível. Partículas elementares – como fótons e elétrons – não são como bolas saltitantes que, quando jogadas em uma parede, ricocheteiam. Elas são mais parecidas com fantasmas.

Barreiras incentivam essas partículas fantasmagóricas a ficar dentro de uma determinada área, mas ocasionalmente as partículas passam através delas. Esse estranho comportamento é chamado de “efeito túnel”, e nem mesmo os assustadores buracos negros são imunes a esse fenômeno.

De acordo com Andew Hamilton, astrofísico da Universidade do Colorado, o horizonte de um buraco negro é de fato uma barreira intransponível para os seres humanos ou qualquer outra coisa maior do que um átomo. Mas, de vez em quando, uma partícula subatômica consegue passar por ele.

Acredita-se que todos os buracos negros emitam um lampejo incrivelmente fraco de material, chamado de “radiação Hawking”, efeito descoberto pelo físico inglês Stephen Hawking, em 1970. A teoria diz que a radiação faz com que os buracos negros percam massa.

Classicamente, se acredita que não há nenhuma maneira pela qual a radiação escape de um buraco negro. Dentro do horizonte, o espaço está caindo mais rápido do que a luz, por isso nada pode sair dele sem viajar mais rápido do que a luz do outro lado. Mas, de acordo com a mecânica quântica, existe alguma possibilidade de que algo possa sair do tunelamento quântico.

Para que isso aconteça, devem existir condições muito especiais.

Assim como a mecânica quântica permite o tunelamento quântico, ela também permite que as partículas aleatoriamente rebentem à existência. Na realidade, as “flutuações quânticas” acontecem o tempo todo: pares de partículas e antipartículas surgem espontaneamente do vácuo no espaço (e geralmente aniquilam umas as outras imediatamente).

Para que uma partícula possa escapar de um buraco negro, uma flutuação quântica deve ocorrer perto da borda do buraco negro. Quando isso acontece, às vezes uma partícula será colocada para fora antes que o aniquilamento aconteça. Seu parceiro imediatamente fica “espaguetizado” pelo buraco negro – alongado, assim que ele mergulha para o centro.

Para que esta separação dramática ocorra, as partículas produzidas na flutuação quântica devem ter comprimentos de onda muito longos. Por mais estranho que possa parecer, a mecânica quântica diz que todas as partículas também são ondas, e assim elas têm comprimentos de onda que descrevem a distância entre seus picos sucessivos. Quanto mais lentamente uma onda ou partícula se movimenta, maior seu comprimento de onda.

Partículas que são produzidas por flutuações quânticas e que têm comprimentos de onda que são comparáveis ao tamanho do buraco negro são capazes de sair dele. Usando a analogia anterior, podemos dizer que essas partículas são especialmente fantasmagóricas. Seus enormes comprimentos de onda as tornam livres para vaguear pelos domínios que ultrapassam o limite do buraco negro.

A radiação Hawking tem um comprimento de onda característico, que é comparável ao tamanho do horizonte do buraco negro. No caso do buraco negro que está no centro da nossa galáxia, a Via Láctea, as partículas que saem dele têm comprimentos de onda com cerca de 14 vezes o raio do nosso sol. Nos buracos negros supermassivos as partículas devem ter comprimentos de onda longos como o tamanho de bilhões de sóis para saírem dele.

Como você deve ter imaginado, não há muitas partículas que se encaixam nos critérios necessários para escapar dos buracos negros.

Mesmo os buracos mais brilhantes (que são os menores, porque têm menos gravidade e, portanto, permitem que mais partículas escapem) são muito escuros. A radiação Hawking de um “pequeno” buraco negro do tamanho de 30 sóis é apenas um bilhão de trilhão de trilionésimo tão brilhante quanto uma lâmpada de 100 watts.

Esta radiação é completamente inundada pela luz de outros objetos brilhantes no espaço, e por isso os cientistas ainda não conseguiram detectar a radiação Hawking. No entanto, eles afirmam ter certeza de que ela existe.

Fonte: Life'sLittleMysteries

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