Os buracos negros não ficam parados ali.
Eles mudam. Eles se fundem. Eles explodem. E a famosa teoria de Stephen Hawking dos anos 1970? Ele lutou para acompanhar.
Hawking nos deu radiação. Vazamento térmico. A ideia de que essas armadilhas cósmicas poderiam eventualmente evaporar, implodir e morrer. Foi inovador. Foi lendário.
Também foi limitado.
Novas pesquisas sugerem que estamos encarando o problema da maneira errada. Esqueça o horizonte de eventos por um momento. Pense em uma panela com água no fogão.
Água fervente fica confusa. Desordenado.
Essa desordem é chamada de entropia.
E buracos negros? Eles também têm isso.
“As leis de Hawking… forneceram uma conexão satisfatória entre a física extrema e a física estranha… mas elas têm uma séria limitação.” – Abhay Ashtekar, Penn State
O problema? As leis de Hawking só funcionam quando o buraco negro está esfriando. Equilíbrio. Imutável. Estático.
A realidade não é estática.
Os buracos negros são dinâmicos. Eles se formam. Eles lutam. Eles evaporam.
Assim, a equipe da Penn State – liderada por Abhay Ashtakar com a ajuda dos estudantes de graduação Daniel E. Paraizo e Jonathan Shu – decidiu reescrever as regras. Não a física, apenas a estrutura.
A sombra de Einstein
Você não pode falar de buracos sem falar da gravidade. E você não pode falar de gravidade sem Albert Einstein.
- A Relatividade Geral cai.
A matemática grita “singularidade”. Um ponto onde as equações vão para o infinito. O coração da besta.
Cercando isso? O horizonte de eventos. O ponto sem retorno. A gravidade é tão forte ali que até a luz fica presa. A velocidade de escape excede a velocidade da luz. Nada fora. Nem mesmo informação.
Durante décadas, foi isso. Temperatura nula. Radiação zero. Infinitas maneiras de fazer um buraco.
Parecia que as leis da termodinâmica – aquelas boas regras sobre energia e desordem – não deveriam ser aplicadas a algo tão sombrio.
Então veio Hawking.
1974. Ele mudou o jogo.
De repente, os buracos negros irradiaram calor. De repente, eles tiveram temperatura. De repente, poderíamos aplicar a termodinâmica a eles. Isso os transferiu de problemas matemáticos para realidades físicas.
A receita de Hawking era elegante. Área é igual a entropia. Spin e massa inversamente proporcionais. Funcionou.
Até que isso não aconteceu.
O problema com a vista
Aqui está o problema.
As analogias falham quando as coisas ficam complicadas.
“Em situações dinâmicas… horizontes de eventos podem se formar… onde nada está acontecendo.” -Jonathan Shu
Quando um buraco negro está crescendo, se fundindo ou comendo estrelas, o “horizonte de eventos” é uma medida ruim.
Por que?
Porque você não pode definir suas propriedades agora.
Você tem que prever o futuro. Você tem que ver se a luz vai escapar ou não. Isso não é física. Isso é profecia.
Paraizo colocou de forma simples.
Se você não consegue ver o interior, não pode saber o que há dentro. Na verdade.
A área desse horizonte não pode medir a entropia física real de um buraco em mudança. É um indicador de atraso. Inútil para compreender o nascimento ou a morte da besta.
Então a equipe da Penn State fez algo radical.
Eles jogaram fora o horizonte de eventos.
Substituído por um horizonte dinâmico.
Já utilizado em simulações. Nunca totalmente aplicado à lei termodinâmica.
Essa mudança simples corrige tudo.
Primeira Lei da Termodinâmica? Aplicado. A energia muda de forma, mas não é criada.
Segunda Lei? Aplicado. A entropia sempre aumenta.
Chega de esperar que o futuro defina o presente.
Não é mais necessário que o buraco negro fique parado.
Isso funciona para o nascimento. Fusão. Evaporação. Até mesmo aquela morte explosiva que Hawking previu.
Estende as leis para além do paradigma de equilíbrio de 50 anos.
“Queríamos encontrar uma maneira de… estender as leis aos buracos negros que são vocês de equilíbrio.” -Ashtekar
Isso resolve todos os nossos problemas?
Talvez.
A teoria quântica ainda tem suas próprias lacunas. Mas isso faz com que a matemática se ajuste ao caos.
Finalmente temos uma maneira de falar sobre um buraco negro enquanto ele está em movimento.
Em vez de apenas esperar que morra.
