Paradoxo do Buraco Negro

 

 Vista artística de um buraco negro tocando em um estado estável. Crédito: Yasmine Steele na Universidade de Illinois–Urbana Champaign

 O paradoxo da informação do buraco negro tem intrigado os físicos há décadas. Uma nova pesquisa mostra como as conexões quânticas no próprio espaço-tempo podem resolver o paradoxo e, no processo, deixar para trás uma assinatura sutil nas ondas gravitacionais.

Por muito tempo pensamos que os buracos negros, por mais misteriosos que fossem, não causavam nenhum problema. As informações não podem ser criadas ou destruídas, mas quando os objetos caem abaixo dos horizontes de eventos, as informações que eles carregam com eles ficam para sempre bloqueadas. Crucialmente, não é destruído, apenas escondido.

Mas então Stephen Hawking descobriu que os buracos negros não são totalmente negros. Eles emitem uma pequena quantidade de radiação e, eventualmente, evaporam, desaparecendo completamente da cena cósmica. Mas essa radiação não carrega nenhuma informação consigo, o que criou o famoso paradoxo: quando o buraco negro morre, para onde vão todas as suas informações?

Uma solução para esse paradoxo é conhecida como não-localidade não violenta. Isso tira proveito de uma versão mais ampla do emaranhamento quântico, a "ação assustadora à distância" que pode unir partículas. Mas no quadro mais amplo, aspectos do próprio espaço-tempo ficam emaranhados uns com os outros. Isso significa que o que quer que aconteça dentro do buraco negro está ligado à estrutura do espaço-tempo fora dele.

Normalmente, o espaço-tempo só é alterado durante processos violentos, como fusões de buracos negros ou explosões estelares. Mas esse efeito é muito mais silencioso, apenas uma impressão digital sutil no espaço-tempo em torno de um horizonte de eventos.

Se essa hipótese for verdadeira, o espaço-tempo ao redor dos buracos negros carrega pequenas perturbações que não são totalmente aleatórias; Em vez disso, as variações seriam correlacionadas com as informações dentro do buraco negro. Então, quando o buraco negro desaparece, a informação é preservada fora dele, resolvendo o paradoxo.

Em um artigo recente postado no servidor de pré-impressão arXiv, mas ainda não revisado por pares, dois pesquisadores da Caltech investigaram essa hipótese intrigante para explorar como poderíamos testá-la.

Os pesquisadores descobriram que essas assinaturas no espaço-tempo também deixam uma marca nas ondas gravitacionais quando os buracos negros se fundem. Essas impressões são incrivelmente pequenas, tão pequenas que ainda não somos capazes de detectá-las com experimentos de ondas gravitacionais existentes. Mas eles têm uma estrutura muito única que fica no topo do padrão de onda usual, tornando-os potencialmente observáveis.

A próxima geração de detectores de ondas gravitacionais, que pretende entrar em operação na próxima década, pode ter sensibilidade suficiente para detectar esse sinal. Se eles virem, seria tremendo, pois finalmente apontaria para uma solução clara do paradoxo preocupante e abriria uma nova compreensão da estrutura do espaço-tempo e da natureza da não-localidade quântica.