Buracos negros podem exercer pressão negativa no ambiente

Desde a descoberta da radiação Hawking, os físicos sabem que buracos negros não são um grande “nada”, ou o fim de toda a matéria que formava uma estrela. Ao contrário, eles são objetos dinâmicos, com movimento, temperatura e termodinâmica parecida com o restante do universo. Agora, uma dupla de cientistas descobriu que eles também devem exercer pressão sobre o ambiente.

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A descoberta veio quando Xavier Calmet e Folkert Kuipers estudavam um pequeno buraco negro de Schwarzschild — ou seja, um modelo matemático proposto para resolver equações de Einstein, mas que ignora coisas como rotação e carga elétrica. O objetivo dos pesquisadores era entender as flutuações no horizonte de eventos de um buraco negro que corrigem sua entropia (medida da progressão da ordem para a desordem no universo).

Na relatividade geral, qualquer matéria que cair em um buraco negro perderá suas informações quânticas (como o spin de suas partículas subatômicas) para sempre, mas na mecânica quântica isso é impossível. Este problema é conhecido como paradoxo da informação e tira o sono de físicos teóricos desde que foi proposto por Stephen Hawking há décadas.

Enquanto tentavam entender a relação entre o horizonte de eventos — a fronteira do buraco negro de onde nada, nem a luz pode escapar —, a dupla encontrou algo inesperado em suas equações. Levou algum tempo até que percebessem que aquilo era pressão exercida pelo buraco negro em seu ambiente. O mais estranho é que o valor dessa pressão estava expresso em um número negativo.

Isso significa que, além de exercer pressão — mesmo que muito pequena —, o buraco negro estava encolhendo, e não crescendo. Isso parece sustentar a radiação Hawking, uma teoria que mostra buracos negros como objetos que emitem radiação e perdem massa. Em outras palavras, se um buraco negro não se alimentar de matéria, ele vai eventualmente evaporar até desaparecer.

Ainda não se sabe ao certo se esses resultados têm relação direta com a radiação Hawking, mas é no mínimo curioso como ambos os trabalhos apontam para um buraco negro que pode encolher. Além disso, o novo artigo, publicado na revista Physical Review D, pode ser útil na tentativa de conciliar a Relatividade Geral de Einstein com a mecânica quântica, duas teorias até agora incompatíveis.

Compreender buracos negros pode ser a chave para encontrar algo que unifique as duas teorias que explicam tão bem nosso universo, mas não funcionam juntas. “Nosso trabalho é um passo nessa direção”, disse Calmet , “e embora a pressão exercida pelo buraco negro que estávamos estudando seja minúscula, o fato de estar presente abre múltiplas possibilidades novas”.

Fonte: Universidade de Sussex