O mais famoso físico vivo propôs uma nova maneira de resolver um dos enigmas mais intrigantes da física moderna: um buraco negro pode apagar informações do universo? De acordo com Stephen Hawking e seus colaboradores, a resposta pode ser não - se você der aos buracos negros uma cabeleira exuberante.
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"Se esta é ou não a resposta final, é totalmente incerto para nós", diz o co-autor Malcolm Perry, um físico teórico da Universidade de Cambridge. "Estamos dizendo que é um passo a caminho."
A descrição mais básica de um buraco negro afirma que o que entra nunca sai. Baseado na teoria geral da relatividade de Einstein, que descreve como a gravidade afeta o cosmos, um buraco negro é tão grande que qualquer coisa que cruze sua borda, ou horizonte de eventos, é puxada para dentro e perdida para sempre, até mesmo a luz.
Então, nos anos 70, Hawking descobriu que os próprios buracos negros podem desaparecer. Graças às previsões da mecânica quântica, os físicos acham que o espaço não é um vácuo, mas é preenchido com as chamadas partículas virtuais que entram e saem da existência. Essas partículas aparecem em pares que estão condenadas a aniquilar assim que entram em contato umas com as outras. Mas se um par aparece em ambos os lados do horizonte de eventos de um buraco negro, um é engolido e o outro irradia para o espaço.
A radiação que escapa rouba energia do buraco negro à medida que ele se afasta, de modo que o buraco negro perde massa ao longo do tempo. Eventualmente evapora da existência. De acordo com os cálculos de Hawking, a radiação remanescente - o único traço de um buraco negro desaparecido - não contém informações úteis sobre como o buraco negro se formou e o que ele comeu.
Isso é um problema para os físicos que esperam unir a relatividade à mecânica quântica, que a maioria dos especialistas diz que proíbe a perda de informação. Rasgue uma enciclopédia, queime-a ou a perca com a estupenda e forte gravidade de um buraco negro, e seus remanescentes devem sempre conter pistas que, em teoria, permitam que a fita seja rebobinada e que seu conteúdo original seja conhecido.
Em busca dessa reversibilidade, Hawking revisitou seus cálculos originais. Na época, ele propôs a radiação dos buracos negros, os teoremas matemáticos pintaram os buracos negros como entidades relativamente inexpressivas quando vistos de fora. Tudo o que pôde ser medido foi a massa total e a carga de um buraco negro, bem como a velocidade de rotação.
O novo trabalho, publicado on-line esta semana no site pré-impressão arxiv.org, concede ao monstro cósmico características distintivas adicionais conhecidas como "cabelos", neste caso, pequenas mudanças no vácuo fora do horizonte de eventos.
"Nós mostramos que, se você jogar algo em um buraco negro no caminho certo, você pode implantar o cabelo", diz o físico teórico Andrew Strominger, da Universidade de Harvard. Ele e seus colegas ilustram isso com partículas carregadas.
Como a energia, a carga elétrica não pode ser criada nem destruída. Como a carga deve ser conservada no universo, Hawking e seus coautores sugerem que partículas carregadas que cruzam o horizonte de eventos podem deixar vestígios de si mesmas no espaço na forma de estranhas partículas de luz, chamadas fótons suaves, que não têm energia. Esses fótons bizarros alteram o vácuo do espaço-tempo e permitem que ele preserve informações sobre as partículas originais.
Hawking e seus colegas propõem que o vácuo alterado pode armazenar informações sobre objetos tridimensionais na superfície do buraco negro, da mesma forma que um holograma funciona como uma representação 3D de uma imagem plana.
"Se a matemática da relatividade geral permite isso é bastante sutil", diz Lee Smolin, físico teórico do Perimeter Institute for Theoretical Physics. Smolin prefere explicações quânticas de buracos negros com base em seus centros, em vez de suas bordas, acrescentando que ele estará olhando para outros especialistas para verificar a matemática no novo papel.
Ninguém relatou ainda um erro nos cálculos, mas começaram a aparecer preocupações de que a teoria é, na melhor das hipóteses, incompleta. Sabine Hossenfelder, do Instituto Nórdico de Física Teórica, questiona quanta informação o cabelo macio proposto poderia codificar. Ela também aponta que o artigo não explica como os cabelos, que desaparecem com o buraco negro depois de evaporado, transferem suas informações para a radiação que resta.
"Eu não estou de todo convencido de que a nova ideia proposta por Hawking, Perry e Strominger resolve o problema da perda de informação", escreve ela no blog Backreaction. “Mas parece uma via interessante que vale a pena explorar mais. E tenho certeza de que veremos mais explorações. ”
