Físicos reproduzem radiação de buraco negro em laboratório e descobrem mecanismo inédito
Experimento com lasers em fibra óptica revela que a transferência de energia ocorre por processo simples e direto, não por cascata complexa.
Por Diário Local
Uma equipe internacional de físicos conseguiu reproduzir em laboratório, pela primeira vez, a backreação da radiação Hawking — o mecanismo pelo qual um buraco negro perde energia ao emitir radiação. O resultado, publicado na revista Nature, marca um avanço em questão aberta desde 1974, quando Stephen Hawking teorizou a existência desse tipo de radiação.
O experimento foi liderado por Lorenzo Procopio, da Universidade de Paderborn, na Alemanha. Ele usou pulsos de laser ultrarrápidos que percorrem uma fibra óptica com padrão especial. O primeiro pulso altera as propriedades ópticas da fibra o suficiente para criar um análogo de horizonte de eventos — a fronteira de um buraco negro da qual nem a luz consegue escapar — para o segundo pulso.
Observar esse fenômeno diretamente em buracos negros reais é impossível atualmente: o sinal esperado é tão fraco que pode nunca ser separado da radiação de fundo que permeia o Universo. Por isso, os pesquisadores constroem sistemas em laboratório que reproduzem a mesma física subjacente. O análogo usado neste estudo foi desenvolvido há mais de uma década por Ulf Leonhardt, do Instituto Weizmann de Ciências, em Israel.
Descoberta muda compreensão sobre o processo
Os pesquisadores esperavam encontrar apenas a backreação — a pequena mudança no pulso de laser que gerou a radiação análoga, como se fosse o recuo de quem empurrou. O que não esperavam era a surpresa que veio junto.
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 algo bem diferente: 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", explicam os pesquisadores no artigo.
Conforme os autores, buracos negros astrofísicos podem radiar por um processo tão simples e direto quanto o observado no laboratório. A backreação resultante descreveria em detalhe microscópico como buracos negros evaporam — um dos maiores mistérios da astrofísica.
Novas perspectivas para a física
Procopio afirma que o resultado "simplifica a compreensão teórica e abre novas formas de calcular efeitos em tais sistemas", além de poder "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 — um dos principais problemas em física teórica. O próprio Stephen Hawking trabalhou nessa questão 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.