Ecos nos sinais de ondas gravitacionais sugerem que o horizonte de eventos de um buraco negro pode ser mais complicado do que os cientistas pensam.

Uma investigação da Universidade de Waterloo relata a primeira deteção experimental destes ecos, provocados por uma “felpa” quântica (quantum fuzz) microscópica que envolve os buracos negros que se acabaram de formar.

Buraco negro. Crédito: University of Waterloo.

As ondas gravitacionais são ondulações no tecido do espaço-tempo, provocadas pela colisão no espaço de objetos massivos e compactos, como buracos negros ou estrelas de neutrões.

“De acordo com a Teoria da Relatividade Geral de Einstein, nada pode escapar à gravidade de um buraco negro depois de ultrapassar um ponto sem retorno, conhecido como horizonte de eventos,” explicou Niayesh Afshordi, professor de física e astronomia em Waterloo. “Foi este o entendimento dos cientistas durante muito tempo, até Stephen Hawking usar a mecânica quântica para prever que as partículas quânticas escapariam lentamente dos buracos negros, algo a que agora damos o nome de radiação de Hawking.”

“Os cientistas não foram capazes de determinar experimentalmente se alguma matéria se escapava dos buracos negros até à deteção de ondas gravitacionais,” disse Afshordi. “Se a felpa quântica responsável pela radiação de Hawking existir em torno dos buracos negros, as ondas gravitacionais poderão nela fazer ricochete, o que irá criar sinais de ondas gravitacionais mais pequenos após o principal evento de colisão, algo semelhante a ecos repetidos.”

Afshordi e Jahed Abedi (do Max-Planck-Institut für Gravitationsphysik, na Alemanha, coautor do estudo) descreveram as primeiras tentativas de descoberta destes ecos repetidos, fornecendo provas experimentais de que os buracos negros podem ser radicalmente diferentes do que prevê a Teoria da Relatividade de Einstein, e não têm horizonte de eventos.

Usaram dados de ondas gravitacionais da primeira observação de uma colisão de estrelas de neutrões, registada pelos detetores LIGO/Virgo.

Os ecos observados por Afshordi e Abedi correspondem aos ecos simulados previstos pelos modelos de buracos negros que têm em conta os efeitos da mecânica quântica e da radiação de Hawking.

“Os nossos resultados são ainda preliminares, porque há uma hipótese muito pequena de que o que vemos seja devido ao ruído aleatório nos detetores, mas essa hipótese torna-se menos provável à medida que descobrimos mais exemplos,” disse Afshordi. “Agora que os cientistas sabem do que estamos à procura, podemos descobrir mais exemplos e ter uma confirmação muito mais sólida destes sinais. Tal confirmação seria o primeiro teste direto à estrutura quântica do espaço-tempo.”

O estudo “Echoes from the Abyss: A highly spinning black hole remnant for the binary neutron star merger GW170817” foi publicado no Journal of Cosmology and Astroparticle Physics em novembro e recebeu o primeiro lugar do Buchalter Cosmology Prize deste mês.

Fonte da Notícia: University of Waterloo

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