O que é a radiação Hawking?


Um dos maiores legados do grande físico Stephen Hawking leva seu nome: a radiação Hawking. Trata-se, em suma, de um meio pelo qual os buracos negros podem evaporar.

Hawking publicou o artigo onde descreve o modelo em 1974, na revista Nature. O trabalho é revolucionário porque descreve o fenômeno juntando a Relatividade Geral com a Mecânica Quântica. 

A Relatividade Geral, que descreve o macrocosmo, e a Mecânica Quântica, que descreve o microcosmo, são incompatíveis. Em determinados pontos, no entanto, elas podem se unir, como é o caso da radiação Hawking. 

Nem sempre tão negros

“Os efeitos gravitacionais quânticos são geralmente ignorados nos cálculos da formação e evolução dos buracos negros”, introduz Hawking já no resumo de seu artigo o seu ponto principal. 

Buracos negros levam esse nome por que, em um primeiro momento, nada pode sair deles. No entanto, o que Stephen Hawking percebeu, é que eles não são tão negros assim.

Por enquanto, no entanto apesar de seu trabalho ser tão convincente na teoria, ou seja, matematicamente, nunca provamos experimentalmente que buracos negros evaporam, pela falta de observações diretas. 

E esse é, inclusive um dos motivos pelos quais Stephen Hawking nunca ganhou um prêmio Nobel. Prêmios Nobeis necessitam de uma confirmação teórica. Stephen Hawking, entretanto, trabalhou com buracos negros e cosmologia, áreas difíceis de se realizar experimentos. 

Stephen Hawking na Universidade de Cambridge.

Se um dia provada, o já falecido Hawking poderia, talvez, ganhar um Nobel póstumo. Mas esse não é o ponto principal. Isso mostraria de fato a compatibilidade da Relatividade com a Física Quântica. Além disso, saberíamos que buracos negros não são tão negros assim.

Radiação Hawking: como um buraco negro evapora?

Um buraco negro consome matéria. E onde essa matéria para? E a energia, o que acontece? Um buraco negro violava algumas leis da termodinâmica, e algumas coisas não faziam tanto sentido. Alguém precisava consertar. 

Na física, há algo que chamamos de flutuações quânticas. Trata-se de um efeito um pouco fantasmagórico, e que acaba gerando, em novos processos, alguns efeitos um pouco mais bizarros. 

As flutuações quânticas podem criar pares de partículas virtuais. Ou seja, partículas que existem, mas na realidade não existem. Elas existem, no entanto, se aniquilam tão rápido que não conseguimos observar de forma direta

Trata-se de um par formado por uma partícula e uma anti-partícula. Em outras palavras, é matéria e antimatéria. O conceito de que matéria e antimatéria se aniquilam, formando energia quando se chocam, é famoso, e você já teve ter ouvido falar de algo assim. 

Um buraco negro. (Imagem: Alain r / Wikimedia Commons).

Esse processo é extremamente rápido, e não somos capazes de notar. E é aí que entra o “pulo do gato”. Quando ocorre uma flutuação quântica, são criadas duas partículas virtuais, correto?

A gravidade de um buraco negro é extremamente alta, e puxa uma das partículas. A segunda escapa, e acaba se tornando uma partícula real. Ela se torna livre daquela que foi engolida.

Mas no universo nada se cria, certo? Portanto, essas partículas que conseguem sua liberdade existem. O ponto é que elas não foram aniquiladas. Como não enxergamos sua companheira, um observador externo enxergaria como a liberação de radiação térmica.

Um buraco negro poderia, ao longo de bilhões de anos, evaporar totalmente através da radiação Hawking. Agora falta descobrir se um dia será possível ou não uma observação experimental.

Com informações de Science Alert, e Revista Pesquisa Fapesp e Hawking, Nature (1974).

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Fonte Socientifica