Encontrados "ecos" no espaço que contrariam a teoria da relatividade de Einstein

Por Daniele Cavalcante | 06 de Fevereiro de 2020 às 22h00
Planetário Pequim

Stephen Hawking elaborou em 1974 argumentos teóricos sobre buracos negros que contrariam a teoria da relatividade geral de Albert Einstein. Essas ideias sugerem a existência de algo chamado “radiação Hawking”, até hoje controversa, já que as propostas de Einstein se provaram estar corretas em muitas ocasiões a partir de observações espaciais. Mas isso pode estar prestes a mudar graças a uma nova detecção de ondas gravitacionais.

Quando duas estrelas de nêutrons colidiram e criaram um poderoso tremor no universo, suas ondas gravitacionais viajaram pelo espaço até que cientistas puderam detectá-las na Terra, em 2017. Isso aparentemente validava a teoria da relatividade geral. Mas, agora, examinando as gravações dessas ondas, uma dupla de físicos acredita que encontrou evidências de que surgiu ali um buraco negro que, na verdade, violaria o modelo de Einstein.

Einsten x Hawking

Representação artistica de um buraco negro (Imagem: XMM-Newton, ESA, NASA)

Na relatividade geral, os buracos negros são singularidades infinitamente compactadas, cercadas por horizontes de eventos suaves através dos quais nenhuma luz, energia ou matéria pode escapar. Simples e confirmado com todos os dados que astrônomos conseguiram coletar a partir de buracos negros até agora.

Mas Hawking afirmou em seus artigos que as bordas dos buracos negros não são tão suaves assim. Ele estabeleceu a hipótese de uma mecânica quântica que permite que a radiação Hawking escape. Resumidamente, partículas e antipartículas se formam em pares durante brevíssimos instantes, a partir do vácuo do espaço. Elas então se desintegram rapidamente entre si. Quando isso ocorre no limite do horizonte de eventos, existe a probabilidade de que um dos membros do par se forme no interior, e o outro no exterior, ou seja, um dos componentes do par poderia escapar do buraco negro.

Como resultado, o buraco negro emite uma radiação, formada pelas partículas que escapam do horizonte de eventos, o que faz com que o buraco negro perca massa. Nos anos seguintes a essa teoria, surgiram vários modelos alternativos onde os horizontes de eventos suaves e perfeitos de Einstein seriam substituídos por membranas mais frágeis e confusas, na tentativa de validar a ideia de Hawking.

Mais recentemente, alguns físicos previram que, no caso de buracos negros recém-formados, essa nebulosidade seria intensa o suficiente para refletir ondas gravitacionais, produzindo um tipo de eco.

Ecos e incertezas

Após a detecção de ondas gravitacionais geradas pela colisão das estrelas de nêutrons localizadas na galáxia elíptica NGC 4993, a 130 milhões de anos-luz da Terra, dois físicos argumentam que encontraram esse eco. De acordo com eles, um buraco negro se formou quando as estrelas de nêutrons se fundiram, e agora ele está emitindo esse sinal como se fosse um sino ecoando e, de certa forma, “atropelando” a física einsteiniana dos buracos negros.

Ainda não há certeza sobre essa detecção, mas se o eco for real, deve ser resultado da “confusão” quântica de um buraco negro, de acordo com o coautor do estudo, Niayesh Afshordi, físico da Universidade de Waterloo, no Canadá. Ele explica que "na teoria da relatividade de Einstein, a matéria pode orbitar em torno de buracos negros a grandes distâncias, mas deve cair no buraco negro próximo ao horizonte de eventos". Portanto, perto do buraco negro, não deve haver material “solto” para ecoar ondas gravitacionais. Mesmo os buracos negros que se cercam de discos de material devem ter uma zona vazia ao redor de seus horizontes de eventos, disse ele.

Ao contrário disso, “o atraso de tempo” que os dois pesquisadores observaram nos ecos “só pode ser explicado se alguma estrutura quântica estiver fora do horizonte de eventos” do buraco negro. Mas é importante ressaltar que os dados dos detectores de ondas gravitacionais existentes são difíceis de interpretar adequadamente e podem resultar em falsos positivos, e por isso ainda há dúvidas.

O estudo divide a opinião de outros cientistas. Enquanto alguns acharam o trabalho convincente, outros permanecem céticos. Mesmo que o eco seja real, os pesquisadores ainda não sabem exatamente que tipo de objeto astrofísico produziu o fenômeno; ou seja, ainda não há evidências concretas de que o resultado da fusão das estrelas tenha sido mesmo um buraco negro, ou algum outro objeto de vida curta, como uma estrela de nêutrons hipermassiva.

Independentemente do que esses dados signifiquem, é certo que se trata de algo que vale a pena explorar ainda mais, e a comunidade científica concorda. Se a teoria de Hawking for comprovada, poderá ser o início de uma nova era para a astrofísica.

Fonte: Live Science

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