Os buracos negros morrem?

Qual é o fim de um buraco negro? Se eles têm uma data de validade, como ocorre seu fim?

Existem algumas coisas no Universo que não podemos escapar. A morte... a criação de novas estrelas... e é claro, os buracos negros.

Os buracos negros têm um apetite voraz. Eles consomem qualquer coisa, e tudo que eles encontram em sua galáxia vai sendo consumido. E isso faz com que ele fique mais massivo, e com isso, seu poder gravitacional aumenta cada vez mais. Um ciclo sem fim. Uma vez que você atravessa o horizonte de eventos, você não sai mais. Nem mesmo a luz pode escapar de seu poder.

Mas será que os buracos negros têm um ponto fraco?

Na década de 1970, o físico-teórico Stephen Hawking realizou uma descoberta notável através de cálculos matemáticos complexos e um pouco de mecânica quântica: os buracos negros brilham ligeiramente, e dado tempo suficiente, eles se dissolvem.

Até que enfim! Então quer dizer que até mesmo um buraco negro morre certo? Essa teoria ganhou o nome de "Radiação Hawking". Mas como ela funciona?

Os cálculos explicam tudo. Mas matemática, física e mecânica quântica não é algo que se aprende de uma hora pra outra. Então pra todo mundo entender como a Radiação Hawking funciona, podemos dizer que no vácuo, um par de "partículas virtuais" aparecem do nada, e ao colidirem entre si, desaparecem da mesma forma. Sim, parece mágica né?

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Mas de vez em quando, um par dessas partículas virtuais surgem perto de um horizonte de eventos, e às vezes, uma delas cai pra dentro do buraco negro, e a outra fica solta. Incapaz de colidir com seu par pra evaporar, o fugitivo se torna uma partícula comum e não virtual. Isso faz o buraco negro "brilhar", e também faz com que ele ceda parte de sua matéria. Ao longo dos eons, os buracos negros então se dissolvem.

Mas tem algumas coisas que não fazem sentido, não é mesmo? Que tal irmos um pouco mais a fundo?

Radiação de Hawking

Primeiramente, "partículas virtuais" não são partículas, e nem são virtuais também. Na teoria quântica (que busca entender como as partículas e as forças funcionam), todo tipo de partícula está associada a um campo que permeia todo o espaço-tempo. Esses campos são ativos e vivos, e são mais importantes do que a própria partícula em si. Podemos pensar em partículas como "excitações" ou "vibrações" de um campo ao seu redor.

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Quando esses campos se mexem, os movimentos viajam de um lugar a outro, e isso é o que chamamos de partícula. Quando o campo dos elétrons vibra, temos um elétron. Quando o campo eletromagnético vibra, temos um fóton, e por aí vai...

Ilustração artística de um buraco negro.

Créditos: XMM-Newton / ESA / NASA

Às vezes, no entanto, essas vibrações falham e não fazem nada, antes mesmo de gerar uma partícula, por exemplo. Sim, o espaço-tempo é cheio de falhas nos campos de partículas. Sim, podem não ser falhas, mas por enquanto vamos tratar como se assim fossem...

Algumas dessas "vibrações falhadas" podem ficar presas durante a formação de um buraco negro, aparecendo no horizonte de eventos, e assim, "sobrevivem" e escapam. Mas devido a dilatação intensa do espaço-tempo causada pelo buraco negro, elas parecem sair de lá muito mais no futuro.

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Isso as torna partículas normais, e é basicamente assim que funciona a "radiação Hawking", e isso explica como os buracos negros "perdem massa" através da ejeção de radiação.

Sim, esse é um assunto complicado, complexo e controverso. Nem todos os cientistas acreditam e se baseiam na teoria da Radiação Hawking, mas ela existe e essa é sua explicação básica.

Mas afinal, qual é o fim de um buraco negro?

De acordo com a teoria de Hawking, todos os buracos negros se dissolvem, mas isso leva muito tempo. Um buraco negro com massa igual a do Sol, levaria muitos milhões ou até bilhões de anos para se dissolver. Já um buraco negro pequeno, com massa igual a da famosa Torre Eiffel, por exemplo, evaporaria em cerca de um dia.

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No entanto, de acordo com a Teoria de gauge, a radiação emitida por um buraco negro é uma radiação comum. Se isso for correto, então os cálculos matemáticos de Stephen Hawking teriam de ser corrigidos, além de que ela afirma que nem todo buraco negro desaparece.

Ilustração artística de um grupo binário de buracos negros.

Créditos: NASA / ESA

A Teoria de gauge afirma que, um buraco negro com massa igual a do Sol teria uma temperatura igual a 60 nanokelvin, e nesse caso, ele absorve mais radiação cósmica do que emite, com isso, não evaporaria. Um buraco negro com massa igual a da Lua, teria temperatura de 2,7 kelvins, portanto estaria em equilíbrio. Já um buraco negro menor do que isso, como um buraco negro primordial - aquele formado não pelo colapso gravitacional de uma estrela mas sim pelo acúmulo de matéria presente durante a expansão inicial do Universo - emitiria mais energia do que absorve, e assim, perderia massa até "evaporar".

Como podemos destruir um buraco negro?

Qual teoria está certa? Não sabemos ao certo... talvez leve muitos e muitos anos até que cheguemos numa conclusão a cerca disso. Mas uma coisa parece certa: os buracos negros podem sim "morrer", e quanto menor for sua massa, mais rápido isso pode acontecer...

Imagens: (capa-ilustração/divulgação) / XMM-Newton / ESA / NASA
15/03/18

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