Tudo no universo está fadado a evaporar – a teoria da radiação de Hawking não se limita aos buracos negros

Uma equipe de pesquisadores confirmou a previsão de Stephen Hawking sobre a evaporação dos buracos negros por meio da radiação de Hawking, embora tenham feito uma modificação crucial. De acordo com sua pesquisa, o horizonte de eventos (o limite além do qual nada pode escapar da atração gravitacional de um buraco negro) não é tão importante quanto o que se pensava anteriormente na produção da radiação de Hawking. Em vez disso, a gravidade e a curvatura do espaço-tempo desempenham um papel importante nesse processo. Essa percepção estende o alcance da radiação de Hawking a todos os grandes objetos do universo, o que significa que, durante um período suficientemente longo, tudo no universo pode evaporar.

A pesquisa mostra que Stephen Hawking estava certo sobre os buracos negros evaporando através da radiação de Hawking. No entanto, o estudo destaca que um horizonte de eventos não é essencial para essa radiação e que a gravidade e a curvatura do espaço-tempo desempenham papéis importantes. Os resultados indicam que todos os objetos grandes, não apenas os buracos negros, podem eventualmente evaporar devido a um processo de radiação semelhante.

Novas pesquisas teóricas de Michael Wondrak, Walter van Swijelkom e Heino Falk, da Radboud University, mostram que Stephen Hawking estava certo sobre os buracos negros, embora não inteiramente. Por causa da radiação de Hawking, os buracos negros acabarão por evaporar, mas o horizonte de eventos não é tão crítico quanto se pensava. A gravidade e a curvatura do espaço-tempo também causam essa radiação. Isso significa que todos os grandes objetos do universo, como restos de estrelas, acabarão por evaporar.

Usando uma combinação inteligente de física quântica e a teoria da gravidade de Einstein, Stephen Hawking argumentou que a criação espontânea e a aniquilação de pares de partículas devem ocorrer perto do horizonte de eventos (o ponto além do qual não há escapatória da força gravitacional de[{” attribute=””>black hole). A particle and its anti-particle are created very briefly from the quantum field, after which they immediately annihilate. But sometimes a particle falls into the black hole, and then the other particle can escape: Hawking radiation. According to Hawking, this would eventually result in the evaporation of black holes.

Gravitational Particle Production Mechanism in a Schwarzschild Spacetime

Schematic of the presented gravitational particle production mechanism in a Schwarzschild spacetime. The particle production event rate is highest at small distances, whereas the escape probability [represented by the increasing escape cone (white)] É o mais alto a grandes distâncias. Crédito: cartas de revisão de material

espiral

Neste novo estudo, pesquisadores da Radboud University revisitaram esse processo e investigaram se a existência de um horizonte de eventos é crítica. Eles combinaram técnicas de física, astronomia e matemática para examinar o que acontece se esses pares de partículas forem criados nas proximidades de buracos negros. O estudo mostrou que novas partículas também podem ser criadas muito além desse horizonte. Michael Wondrak: “Provamos que, além da conhecida radiação Hawking, também existe uma nova forma de radiação.”

tudo evapora

Van Suijlekom: “Mostramos que longe do buraco negro, a curvatura do espaço-tempo desempenha um grande papel na causa da radiação. As partículas já estão separadas por forças de maré no campo gravitacional.” Embora se pensasse anteriormente que nenhuma radiação é possível sem um horizonte de eventos, este estudo mostra que tal horizonte não é necessário.

Falk: “Isso significa que objetos sem horizontes de eventos, como restos de estrelas mortas e outros objetos grandes no universo, também têm esse tipo de radiação. Depois de muito tempo, fará com que tudo no universo acabe evaporando, assim como os buracos negros.” Isso não apenas muda nossa compreensão da radiação de Hawking, mas também nossa visão do universo e seu futuro.”

O estudo foi publicado em 2 de junho na DOI: 10.1103/PhysRevLett.130.221502

Michael Wondrak is excellence fellow at Radboud University and an expert in quantum field theory. Walter van Suijlekom is a Professor of Mathematics at Radboud University and works on the mathematical formulation of physics problems. Heino Falcke is an award-winning Professor of Radio Astronomy and Astroparticle Physics at Radboud University and known for his work on predicting and making the first picture of a black hole.

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