Um físico da RIKEN e dois colegas descobriram que um buraco de minhoca – uma ponte que conecta regiões distantes do Universo – ajuda a esclarecer o mistério do que acontece com as informações sobre a matéria consumida pelos buracos negros.
A teoria da relatividade geral de Einstein prevê que nada que caia em um buraco negro pode escapar de suas garras. Mas na década de 1970, Stephen Hawking calculou que os buracos negros deveriam emitir radiação quando a mecânica quântica, a teoria que governa o reino microscópico, é considerada. “Isso é chamado de evaporação do buraco negro porque o buraco negro encolhe, assim como uma gota de água evaporando”, explica Kanato Goto, do RIKEN Interdisciplinary Theoretical and Mathematical Sciences.
Isso, no entanto, levou a um paradoxo. Eventualmente, o buraco negro irá evaporar completamente – assim como qualquer informação sobre seu conteúdo engolido. Mas isso contradiz um ditado fundamental da física quântica: que a informação não pode desaparecer do Universo. “Isso sugere que a relatividade geral e a mecânica quântica, como estão atualmente, são inconsistentes entre si”, diz Goto. “Temos que encontrar uma estrutura unificada para a gravidade quântica.”
Muitos físicos suspeitam que a informação escapa, codificada de alguma forma na radiação. Para investigar, eles calculam a entropia da radiação, que mede quanta informação é perdida da perspectiva de alguém fora do buraco negro. Em 1993, o físico Don Page calculou que, se nenhuma informação for perdida, a entropia inicialmente crescerá, mas cairá para zero à medida que o buraco negro desaparece.
Quando os físicos simplesmente combinam a mecânica quântica com a descrição padrão de um buraco negro na relatividade geral, Page parece estar errado – a entropia cresce continuamente à medida que o buraco negro encolhe, indicando que a informação é perdida.
Mas, recentemente, os físicos exploraram como os buracos negros imitam os buracos de minhoca – fornecendo uma rota de fuga para informações. Este não é um buraco de minhoca no mundo real, mas uma maneira de calcular matematicamente a entropia da radiação, observa Goto. “Um buraco de minhoca conecta o interior do buraco negro e a radiação externa, como uma ponte.”
Quando Goto e seus dois colegas realizaram uma análise detalhada combinando a descrição padrão e uma imagem do buraco de minhoca, seu resultado correspondeu à previsão de Page, sugerindo que os físicos estão certos em suspeitar que a informação é preservada mesmo após o desaparecimento do buraco negro.
“Descobrimos uma nova geometria do espaço-tempo com uma estrutura semelhante a um buraco de minhoca que havia sido negligenciada em cálculos convencionais”, diz Goto. “A entropia calculada usando esta nova geometria dá um resultado completamente diferente.”
Mas isso levanta novas questões. “Ainda não conhecemos o mecanismo básico de como a informação é transportada pela radiação”, diz Goto. “Precisamos de uma teoria da gravidade quântica.”
Publicado em 10/03/2022 17h36
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