Os buracos negros são regiões do espaço onde a gravidade é muito forte - tão forte que nada que entre neles pode escapar, incluindo luz. As previsões teóricas sugerem que existe um raio ao redor dos buracos negros conhecido como horizonte de eventos. Assim que algo ultrapassa o horizonte de eventos, não pode mais escapar de um buraco negro, à medida que a gravidade se torna mais forte à medida que se aproxima de seu centro.

O físico teórico Stephen Hawking previu que, embora nada possa escapar de dentro deles, buracos negros emitem espontaneamente uma quantidade limitada de luz, que é conhecido como radiação Hawking. De acordo com suas previsões, esta radiação é espontânea (ou seja, surge do nada) e estacionário (ou seja, sua intensidade não muda muito com o tempo).

Pesquisadores do Technion-Israel Institute of Technology realizaram recentemente um estudo com o objetivo de testar as previsões teóricas de Hawking. Mais especificamente, eles examinaram se o equivalente à radiação Hawking em um "buraco negro artificial" criado em um laboratório era estacionário.

"Se você entrar no horizonte de eventos, não tem como sair, mesmo para luz, "Jeff Steinhauer, um dos pesquisadores que realizou o estudo, disse Phys.org. "A radiação Hawking começa fora do horizonte de eventos, onde a luz mal consegue escapar. Isso é muito estranho porque não há nada lá; é um espaço vazio. No entanto, essa radiação começa do nada, sai, e vai em direção à Terra. "

O buraco negro artificial criado por Steinhauer e seus colegas tinha aproximadamente 0,1 milímetros de comprimento e era feito de um gás composto de 8.000 átomos de rubídio, que é um número relativamente baixo de átomos. Cada vez que os pesquisadores tiravam uma foto dele, o buraco negro foi destruído. Para observar sua evolução ao longo do tempo, eles, portanto, tiveram que produzir o buraco negro, tire uma foto dele e crie outra. Este processo foi repetido muitas vezes, por meses.

A radiação Hawking emitida por este buraco negro analógico é feita de ondas sonoras, em vez de ondas de luz. Os átomos de rubídio fluem mais rápido do que a velocidade do som, portanto, as ondas sonoras não podem alcançar o horizonte de eventos e escapar do buraco negro. Fora do horizonte de eventos, Contudo, o gás flui lentamente, para que as ondas sonoras possam se mover livremente.

"O rubídio está fluindo rápido, mais rápido do que a velocidade do som, e isso significa que o som não pode ir contra o fluxo, "Steinhauer explicou." Digamos que você estava tentando nadar contra a corrente. Se esta corrente estiver indo mais rápido do que você pode nadar, então você não pode seguir em frente, você é empurrado para trás porque o fluxo está se movendo muito rápido e na direção oposta, então você está preso. É assim que seria ficar preso em um buraco negro e tentar alcançar o horizonte de eventos de dentro. "

De acordo com as previsões de Hawking, a radiação emitida pelos buracos negros é espontânea. Em um de seus estudos anteriores, Steinhauer e seus colegas puderam confirmar essa previsão em seu buraco negro artificial. Em seu novo estudo, eles se propuseram a investigar se a radiação emitida por seu buraco negro também é estacionária (ou seja, se permanecer constante ao longo do tempo).

"Um buraco negro deve irradiar como um corpo negro, que é essencialmente um objeto quente que emite uma radiação infravermelha constante (ou seja, Radiação de corpo negro), "Steinhauer disse." Hawking sugeriu que os buracos negros são como estrelas regulares, que irradiam um certo tipo de radiação o tempo todo, constantemente. Isso é o que queríamos confirmar em nosso estudo, e nós fizemos. "

A radiação Hawking é composta por pares de fótons (ou seja, partículas de luz):uma emergindo de um buraco negro e outra caindo de volta nele. Ao tentar identificar a radiação Hawking emitida pelo buraco negro analógico que eles criaram, Steinhauer e seus colegas procuraram pares semelhantes de ondas sonoras, um saindo do buraco negro e outro entrando nele. Uma vez que eles identificaram esses pares de ondas sonoras, os pesquisadores tentaram determinar se havia as chamadas correlações entre eles.

"Tivemos que coletar muitos dados para ver essas correlações, "Steinhauer disse." Assim, pegamos 97, 000 repetições do experimento; um total de 124 dias de medição contínua. "

Geral, as descobertas parecem confirmar que a radiação emitida pelos buracos negros é estacionária, conforme previsto por Hawking. Embora essas descobertas se apliquem principalmente ao buraco negro analógico que eles criaram, estudos teóricos podem ajudar a confirmar se eles também podem ser aplicados a buracos negros reais.

"Nosso estudo também levanta questões importantes, porque observamos toda a vida do buraco negro analógico, o que significa que também vimos como a radiação Hawking começou, "Steinhauer disse." Em estudos futuros, pode-se tentar comparar nossos resultados com as previsões do que aconteceria em um buraco negro real, para ver se a radiação Hawking 'real' começa do nada e depois se acumula, como observamos. "

Em algum momento durante os experimentos dos pesquisadores, a radiação em torno de seu buraco negro analógico tornou-se muito forte, quando o buraco negro formou o que é conhecido como "horizonte interno". Além do horizonte de eventos, A teoria da relatividade geral de Einstein prevê a existência de um horizonte interior, um raio dentro de buracos negros que delineia uma outra região mais próxima de seu centro.

Na região dentro do horizonte interno, a atração gravitacional é muito menor, assim, os objetos são capazes de se mover livremente e não são mais puxados em direção ao centro do buraco negro. No entanto, eles ainda são incapazes de deixar o buraco negro, já que eles não podem passar pelo horizonte interno na direção oposta (ou seja, em direção ao horizonte de eventos).

"Essencialmente, o horizonte de eventos é a esfera externa de um buraco negro, e dentro dele, há uma pequena esfera chamada de horizonte interno, "Steinhauer disse." Se você cair no horizonte interior, então você ainda está preso no buraco negro, mas pelo menos você não sente a estranha física de estar em um buraco negro. Você estaria em um ambiente mais 'normal', como a atração da gravidade seria menor, para que você não sentisse mais. "

Alguns físicos previram que, quando um buraco negro analógico forma um horizonte interno, a radiação que emite fica mais forte. Interessantemente, foi exatamente o que aconteceu no buraco negro analógico criado pelos pesquisadores do Technion. Este estudo poderia, portanto, inspirar outros físicos a investigarem o efeito da formação de um horizonte interno na intensidade da radiação Hawking de um buraco negro.

© 2021 Science X Network