Buracos negros, como diz a definição básica, são regiões do espaço-tempo tão deformadas pela massa concentrada que nada – nem mesmo a luz – pode escapar de sua gravidade. O limiar dessa influência é conhecido como “horizonte de eventos”, além do qual a velocidade necessária para escapar do poço gravitacional excede a velocidade da luz, que é, na verdade, o limite de velocidade do universo. Em 1974, no entanto, o físico britânico Stephen Hawking mostrou que existe uma maneira de a energia irradiar de um buraco negro – e depende de estranhos efeitos quânticos relativísticos.
O professor Hawking propôs que era possível que pares de partículas subatômicas e seus opostos antipartículas surgissem espontaneamente como resultado de flutuações na “energia de vácuo” de fundo do espaço.
Normalmente, essas partículas se aniquilariam e seria isso – mas o professor Hawking argumentou que, se essas partículas se formassem apenas no horizonte de eventos de um buraco negro, seria possível que uma com energia negativa caísse enquanto a outra escapasse.
Para o observador externo, pareceria que o buraco negro estava emitindo radiação e, dessa forma, o corpo perderia massa e energia rotacional.
Os buracos negros que não ganham massa por outros meios, portanto, “evaporam” lentamente a uma taxa inversamente proporcional à sua massa, o que significa que quanto menor for um buraco negro, mais rápido ele se dissipará.
Para o professor Hawking, no entanto, isso criou um problema. À medida que emitem essa radiação térmica, os buracos negros também destroem informações sobre o que os formou – violando assim uma regra fundamental da mecânica quântica que diz que qualquer processo físico deve poder ser matematicamente revertido e, portanto, nada, nem mesmo informação, pode ser totalmente perdido. .
Este enigma é o que é conhecido como o “Paradoxo da Informação do Buraco Negro”.
Em dois novos estudos vinculados, o físico Professor Xavier Calmet da Universidade de Sussex e seus colegas demonstraram que os buracos negros podem ser mais complexos do que se pensava anteriormente
Especificamente, a equipe propõe que eles abrigam um campo gravitacional que – em um nível quântico – codifica informações sobre como eles foram formados, resolvendo assim o Paradoxo da Informação do Buraco Negro.
A descoberta veio de métodos matemáticos para realizar cálculos em torno da gravidade quântica que foram desenvolvidos na Universidade de Sussex ao longo de uma década.
Esses cálculos revelaram que, quando as correções gravitacionais quânticas são levadas em consideração, a matéria caindo em um buraco negro deixa uma marca no campo gravitacional deste último.
LEIA MAIS: Descoberta de buraco negro como ‘bolhas’ gigantes encontradas no espaço
A equipe chamou essa impressão de “cabelo quântico”, em uma refutação de uma piada feita sobre buracos negros nos anos sessenta pelo físico teórico americano John Archibald Wheeler.
Argumentando que eles não têm propriedades observáveis além de sua massa total, carga e rotação – e, portanto, eram essencialmente carecas e sem características – ele disse que “buracos negros não têm cabelo”.
Para provar que os buracos negros são peludos, o professor Calmet e seus colegas consideraram os campos gravitacionais de duas estrelas que tinham a mesma massa total e raios, mas composições diferentes.
Isso significava que, do ponto de vista da física clássica, os dois corpos tinham o mesmo potencial gravitacional, mas quando considerado do ponto de vista quântico, esse potencial depende da composição de cada estrela.
Os cálculos dos pesquisadores revelaram que, quando as estrelas ficaram sem combustível nuclear e entraram em colapso em buracos negros no final de suas vidas, a memória do que as estrelas eram feitas foi preservada dentro dos campos gravitacionais dos novos buracos, resolvendo o paradoxo de Hawking.
Como disse o Prof Calmet BBC Notícias: “O problema foi resolvido!”
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Ele acrescentou: “Os buracos negros têm sido considerados o laboratório perfeito para estudar como fundir a teoria da relatividade geral de Einstein com a mecânica quântica.
“Foi geralmente assumido dentro da comunidade científica que resolver [the Black Hole Information Paradox] exigiria uma enorme mudança de paradigma na física, forçando a reformulação potencial da mecânica quântica ou da relatividade geral.
“O que descobrimos – e acho que é particularmente empolgante – é que isso não é necessário.
“Nossa solução não requer nenhuma ideia especulativa, em vez disso, nossa pesquisa demonstra que as duas teorias podem ser usadas para fazer cálculos consistentes para buracos negros e explicar como as informações são armazenadas sem a necessidade de uma nova física radical.
“Acontece que os buracos negros são de fato bons filhos, mantendo a memória das estrelas que os deram à luz.”
O coautor do artigo e físico teórico Stephen Hsu, da Michigan State University, acrescentou: [or event] horizonte é central para a noção de um buraco negro.
“O que está por trás do horizonte não pode, na física clássica, influenciar o exterior.
“Mostramos que existem emaranhados intrincados entre o estado quântico da matéria atrás do horizonte – dentro do buraco – e o estado dos grávitons do lado de fora.
“Esse emaranhado torna possível codificar informações quânticas sobre o interior do buraco negro na radiação Hawking que escapa ao infinito.”
Os resultados completos dos estudos foram publicados nas revistas Cartas de Revisão Física e Física Letras B.
Buracos negros, como diz a definição básica, são regiões do espaço-tempo tão deformadas pela massa concentrada que nada – nem mesmo a luz – pode escapar de sua gravidade. O limiar dessa influência é conhecido como “horizonte de eventos”, além do qual a velocidade necessária para escapar do poço gravitacional excede a velocidade da luz, que é, na verdade, o limite de velocidade do universo. Em 1974, no entanto, o físico britânico Stephen Hawking mostrou que existe uma maneira de a energia irradiar de um buraco negro – e depende de estranhos efeitos quânticos relativísticos.
O professor Hawking propôs que era possível que pares de partículas subatômicas e seus opostos antipartículas surgissem espontaneamente como resultado de flutuações na “energia de vácuo” de fundo do espaço.
Normalmente, essas partículas se aniquilariam e seria isso – mas o professor Hawking argumentou que, se essas partículas se formassem apenas no horizonte de eventos de um buraco negro, seria possível que uma com energia negativa caísse enquanto a outra escapasse.
Para o observador externo, pareceria que o buraco negro estava emitindo radiação e, dessa forma, o corpo perderia massa e energia rotacional.
Os buracos negros que não ganham massa por outros meios, portanto, “evaporam” lentamente a uma taxa inversamente proporcional à sua massa, o que significa que quanto menor for um buraco negro, mais rápido ele se dissipará.
Para o professor Hawking, no entanto, isso criou um problema. À medida que emitem essa radiação térmica, os buracos negros também destroem informações sobre o que os formou – violando assim uma regra fundamental da mecânica quântica que diz que qualquer processo físico deve poder ser matematicamente revertido e, portanto, nada, nem mesmo informação, pode ser totalmente perdido. .
Este enigma é o que é conhecido como o “Paradoxo da Informação do Buraco Negro”.
Em dois novos estudos vinculados, o físico Professor Xavier Calmet da Universidade de Sussex e seus colegas demonstraram que os buracos negros podem ser mais complexos do que se pensava anteriormente
Especificamente, a equipe propõe que eles abrigam um campo gravitacional que – em um nível quântico – codifica informações sobre como eles foram formados, resolvendo assim o Paradoxo da Informação do Buraco Negro.
A descoberta veio de métodos matemáticos para realizar cálculos em torno da gravidade quântica que foram desenvolvidos na Universidade de Sussex ao longo de uma década.
Esses cálculos revelaram que, quando as correções gravitacionais quânticas são levadas em consideração, a matéria caindo em um buraco negro deixa uma marca no campo gravitacional deste último.
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A equipe chamou essa impressão de “cabelo quântico”, em uma refutação de uma piada feita sobre buracos negros nos anos sessenta pelo físico teórico americano John Archibald Wheeler.
Argumentando que eles não têm propriedades observáveis além de sua massa total, carga e rotação – e, portanto, eram essencialmente carecas e sem características – ele disse que “buracos negros não têm cabelo”.
Para provar que os buracos negros são peludos, o professor Calmet e seus colegas consideraram os campos gravitacionais de duas estrelas que tinham a mesma massa total e raios, mas composições diferentes.
Isso significava que, do ponto de vista da física clássica, os dois corpos tinham o mesmo potencial gravitacional, mas quando considerado do ponto de vista quântico, esse potencial depende da composição de cada estrela.
Os cálculos dos pesquisadores revelaram que, quando as estrelas ficaram sem combustível nuclear e entraram em colapso em buracos negros no final de suas vidas, a memória do que as estrelas eram feitas foi preservada dentro dos campos gravitacionais dos novos buracos, resolvendo o paradoxo de Hawking.
Como disse o Prof Calmet BBC Notícias: “O problema foi resolvido!”
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“Foi geralmente assumido dentro da comunidade científica que resolver [the Black Hole Information Paradox] exigiria uma enorme mudança de paradigma na física, forçando a reformulação potencial da mecânica quântica ou da relatividade geral.
“O que descobrimos – e acho que é particularmente empolgante – é que isso não é necessário.
“Nossa solução não requer nenhuma ideia especulativa, em vez disso, nossa pesquisa demonstra que as duas teorias podem ser usadas para fazer cálculos consistentes para buracos negros e explicar como as informações são armazenadas sem a necessidade de uma nova física radical.
“Acontece que os buracos negros são de fato bons filhos, mantendo a memória das estrelas que os deram à luz.”
O coautor do artigo e físico teórico Stephen Hsu, da Michigan State University, acrescentou: [or event] horizonte é central para a noção de um buraco negro.
“O que está por trás do horizonte não pode, na física clássica, influenciar o exterior.
“Mostramos que existem emaranhados intrincados entre o estado quântico da matéria atrás do horizonte – dentro do buraco – e o estado dos grávitons do lado de fora.
“Esse emaranhado torna possível codificar informações quânticas sobre o interior do buraco negro na radiação Hawking que escapa ao infinito.”
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