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Uma equipe de físicos liderada por Lorenzo Procopio, da Universidade de Paderborn (Alemanha), observou, pela primeira vez, um análogo da backreação da radiação Hawking — mecanismo pelo qual um buraco negro perde energia ao emitir radiação.
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O resultado foi publicado na revista Nature e representa um avanço em uma questão que permanecia em aberto desde que Stephen Hawking propôs a existência dessa radiação, em 1974.
A radiação Hawking é uma forma de radiação térmica prevista para surgir de efeitos quânticos próximos ao horizonte de eventos de um buraco negro.
Embora seja uma previsão consolidada da teoria quântica de campos em espaço-tempo curvo, como exatamente a energia é transferida do buraco negro para a radiação emitida continuava sem resposta.
Observar esse fenômeno diretamente em buracos negros reais é considerado impossível no momento: o sinal esperado é tão fraco que pode nunca ser separado da radiação de fundo que permeia o Universo.
Um buraco negro feito de luz
- Para contornar essa limitação, físicos constroem sistemas em laboratório que reproduzem a mesma física subjacente;
- O análogo usado neste estudo foi desenvolvido há mais de uma década pelo coautor Ulf Leonhardt, do Instituto Weizmann de Ciências (Israel);
- O sistema utiliza pulsos de laser ultrarrápidos percorrendo uma fibra óptica com padrão especial: um pulso altera as propriedades ópticas da fibra o suficiente para criar o análogo de um horizonte de eventos para o segundo pulso;
- Experimentos anteriores com essa configuração já haviam recriado a própria radiação Hawking. Desta vez, os pesquisadores buscavam algo mais sutil: a pequena backreação que revela como a energia é transferida do buraco negro análogo para a radiação emitida;
- Se a radiação Hawking é o “amigo que rola para frente” ao ser empurrado — para usar a analogia dos patins e da terceira lei de Newton —, a backreação é o recuo de quem empurrou: uma pequena mudança no pulso de laser que gerou a radiação análoga.
Processo direto, não uma cascata
Os pesquisadores encontraram esse sinal — e, junto com ele, veio uma surpresa. Até então, acreditava-se que a radiação Hawking observada em análogos de buracos negros emergia por meio de uma cascata complexa de interações ópticas. Os novos resultados apontam para um processo único e direto.
“Nosso experimento e a teoria subjacente mostram que a radiação Hawking é o resultado de um processo direto, se a interação entre a radiação e o equivalente do campo gravitacional é biquadrática”, escrevem os pesquisadores no artigo.
Os autores acrescentam que buracos negros astrofísicos podem radiar por um processo tão simples e direto quanto o observado no laboratório, e que a backreação resultante descreveria em detalhe microscópico como buracos negros evaporam.
Procopio afirma que o resultado “simplifica a compreensão teórica e abre novas formas de calcular efeitos em tais sistemas”, e que pode “lançar luz sobre como a radiação Hawking surge no contexto da gravidade”.
Os pesquisadores indicam ainda que os achados podem contribuir para o chamado paradoxo da informação, problema com o qual o próprio Hawking trabalhou até seu último artigo, publicado em 2018.
Observar o mesmo processo em um buraco negro real deve permanecer impossível no futuro previsível. Se o mecanismo identificado aparecer em outros tipos de análogos de buracos negros, isso fortaleceria o argumento de que foi identificado algo fundamental sobre a própria radiação Hawking — mas essa confirmação ainda não ocorreu.
Rodrigo Mozelli
Rodrigo Mozelli é jornalista formado pela Universidade Metodista de São Paulo (UMESP) e, atualmente, é redator do Olhar Digital.
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