(Nota rápida:) O hype da semana nessa tal de internet é sobre "a coisa que escapou do buraco negro pela primeira vez". O que parece, em primeira vista, um conto do Lovecraft, com uma criatura cósmica saindo de um buraco negro para destruir o universo, é na verdade só mais uma cagada de sites sensacionalistas. O site viral Thread (o nome já diz tudo) é a  fonte primária da confusão, lá é dito que pela primeira vez na história Azathoth algo saiu de um Buraco Negro, mas lendo o texto você já começa a ver que não é bem sim, como sempre. Por esse motivo, vou aproveitar o gancho e falar mais um pouco sobre buracos negros e o que são essas coisas que "podem" sair deles.

There are black zones of shadow close to our daily paths, and now and then some evil soul breaks a passage through. When that happens, the man who knows must strike before reckoning the consequences.”
― H.P. Lovecraft, The Thing on the Doorstep

Vou dividir o assunto em 3 pontos;

1 - Como buracos negros absorvem matéria e o que pode escapar dele.

Nós já discutimos anteriormente sobre a geometria do buraco negro nesse texto aqui, e vimos que tudo que cruza o horizonte de eventos não pode mais voltar, já que aquela região é o que chamamos de "superfície aprisionadora fechada", cuja geometria é tão estranha que, uma vez lá dentro, você pode correr em direção a borda do horizonte de eventos e na verdade estará correndo mais ainda para seu interior. Essa característica pode ser usada para afirmar que NADA sai de dentro de um buraco negro. Porém há a possibilidade desses corpos emitirem radiação eletromagnética, como raios-x, e ainda a famigerada radiação Hawking, que falaremos no próximo tópico.

A emissão de raio-x² em linhas gerais é relativamente fácil de ser entendida. Buracos negros podem possuir discos de matéria circundante, o qual está sendo acelerado para dentro de seu horizonte de eventos. A medida que essa matéria vai se aproximando da região do horizonte de eventos sua velocidade vai aumentando e com isso a fricção entre as partículas que compõem esse disco também aumenta, fazendo com que sua temperatura se eleve ao ponto da matéria emitir raios-x antes de cruzar o horizonte de eventos.

Como já discutimos no outro texto, fenômenos gravitacionais intensos só são observados em regiões muito próximas do horizonte de evento (considerando os efeitos de maré), sendo que antes dessa região o buraco negro se comporta como um objeto qualquer. Tal fato permite que a radiação eletromagnética, no caso os raios-x emitidos, não seja capturada pelo buraco negro. NOTE QUE não tem nenhuma emissão de raio-x de dentro do Buraco Negro, o raio-x emitido vem do disco de matéria que o circunda (!). Então continuamos com a máxima: qualquer coisa que tenha cruzado o Horizonte de eventos não pode mais voltar.    

2 - A radiação Hawking.

Toda vez que ouvimos falar que nada sai do buraco negro, logo vem a pergunta: "Mas e a radiação Hawking que faz com que o buraco negro evapore?"

Quem nos diz (e mostra) que nada pode escapar do buraco negro é a relatividade geral, e de certa forma ela é bem convincente nisso, o que nos leva a pensar que qualquer informação que tenha cruzado o horizonte de eventos está perdida para sempre. Porém, nossa querida amiga Mecânica Quântica diz que isso não pode acontecer, ou seja, a informação tem que ser de alguma forma conservada. Ao invés de colocarmos as duas para brigar numa piscina de gel pra ver quem ganha, nós somos obrigados a tentar conciliar as duas, igual a psicóloga do casos de família. 

Na década de 70, Hawking mostrou que em campos gravitacionais muito intensos, como aqueles na borda do horizonte de eventos, era possível criar um par partícula-antipartícula. Esses pares devem sempre respeitar a lei de conservação de momento e energia, fato esse que nos diz, respectivamente, que:

a - quando uma partícula cai no Buraco Negro a outra é lançada na direção oposta;

b - como a energia da partícula lançada é positiva, a partícula que cai no buraco negro possui energia negativa. 

Essa partícula, emitida da região do horizonte de eventos e não de dentro do buraco negro, carrega informações como massa, carga e momento angular, assim a informação não é perdida (a ela damos o nome de "radiação Hawking"). Por sua vez a partícula de energia negativa, cujo tempo de vida é bem curto, que cai para dentro do buraco negro faz com que sua massa diminua, levando a sua evaporação, uma vez que não fazemos distinção entre massa e energia em Relatividade. (Não vou entrar em paradoxos de informação nesse texto).

Então em ambos os casos de emissão que vimos, tanto o de raio-x quanto o de radiação Hawking, não temos nada saindo literalmente de dentro do Buraco Negro, respeitando assim a relatividade geral. 

3 - O que você deve entender da notícia

Primeiramente ignore as notícias que dizem que algo saiu de um buraco negro, pois como já falamos acima, isso NUNCA acontece. A nota original sobre o assunto emitida pela NASA está traduzida aqui, nela podemos ver que nada mais é do que uma PRIMEIRA boa  observação de uma grande emissão de raio-x provinda de uma região composta por partículas altamente energéticas em torno do buraco negro, chamada de corona. Ou seja, é o assunto do tópico 1 desse texto  e como não sou especialista nisso, me calo por aqui, mas você pode ler mais nos textos linkados nesse último parágrafo.

Recentemente tive que fazer um seminário sobre um assunto que não manjava nada; buracos negros. Foi um desafio legal que levou cerca de 2 meses para aprender um pouco sobre esse assunto, e posso afirmar com absoluta certeza que o que sei é ainda de forma absolutamente superficial. Desse pouco que aprendi resolvi fazer um resumo e tentar explicar para vocês de maneira um pouco mais correta esse tema que é tão intrigante.

Lembre-se sempre de clicar nos arquivos linkados, tem textos de apoio explicando alguns termos e artigos bem aprofundados, esses último apenas para que você tome ciência que existe um árduo trabalho técnico/matemático por trás. Ah, tem também uns textos da wikipédia, mas nesses aí você pode confiar.

"strange is the night where black stars rise[...]"¹

Buraco Negro legalzão do filme Interstellar.

O que são buracos negros?

Antes de podermos falar sobre Buracos Negros, precisamos entender o que é o espaço-tempo. E você pode imaginá-lo como o conjunto de eventos de todos os objetos, ou seja, como se fosse um filme no qual todo evento que ocorreu, está ocorrendo ou irá ocorrer é apenas um elemento desse filme. Isso faz com que o espaço-tempo seja o pano de fundo e um dos entusiastas para o assunto em questão. Porém é primariamente necessário criar um arcabouço lógico e matemático para que possamos descrever o espaço-tempo, para então compreendermos como ele atua na existência de Buracos Negros. Aqui no blog eu não irei abordar com muito detalhe, mas você pode achar no ensaio que escrevi (aqui).

No nosso dia a dia se vamos medir distâncias usamos uma régua. Se temos um triângulo retângulo podemos medir os catetos usando a mesma régua e aplicando o teorema de Pitágoras descobrimos qual o tamanho do lado maior desse triângulo. Sabemos também que a soma dos seus ângulos internos é sempre 180º graus. Isso tudo só é possível porque vivemos em um espaço plano, mesmo quando resolvemos afirmar que o tempo é uma dimensão e passamos a viver em um espaço de quatro dimensões, ele continua sendo plano. Mas aqui estamos querendo falar de gravitação e, pela Relatividade Geral, ela está associada a curvaturas no espaço-tempo, ou seja, um objeto curvaria o espaço-tempo e dessa curvatura surge o que chamamos de gravidade. Logo espaços-tempo planos não satisfazem essa descrição e precisamos introduzir a noção de curvatura. As formalidades matemáticas podem ser encontradas no ensaio que linkei acima, mas para esse momento vamos aceitar que simplesmente damos um jeitinho de flexibilizar o espaço-tempo de Minkowski para que ele passe a aceitar essas curvaturas.

Ok, temos um espaço-tempo que pode ser curvado, mas o que causa essa curvatura? Prontamente você pensou "Massa", certo? Essa resposta não está errada, mas ela não é muito abrangente, o correto é dizer que curvatura é causada pela ENERGIA ². Assim se eu tenho um planeta bem gordinho ou um fóton, partícula sem massa, bem energético ambos deformam o espaço-tempo proporcionalmente a sua energia. Esse é um dos motivos pelo qual a luz pode "cair" em um buraco negro, pois embora não tenha massa, ela interage gravitacionalmente.

Aqui cabe uma pergunta: é a deformação do espaço tempo que chamamos de força? 

Sim... e não!  "Sim" porque em casos gerais a visão Newtoniana de força continua funcionando muito bem e no final do texto iremos usá-la. "Não" do ponto de vista da relatividade, pois a "deformação no espaço-tempo" faz exatamente o que o nome diz; deforma tanto o espaço quanto o tempo. Então a maneira como medimos distâncias e contamos o tempo é diferente por causa dessa curvatura. Tá vago? ok, vamos dar exemplo: O tempo na superfície da Terra (região de maior curvatura) passa mais devagar do que para um satélite de GPS em órbita (região de menor curvatura), e isso é tão evidente que precisamos fazer correções relativísticas nesses aparelhos para que funcionem corretamente.

Mas isso é suficiente para explicar a atração gravitacional sem a existência de forças?

Não, o que acontece é que existe o princípio de mínima ação³, que nos diz que nesse caso as partículas sempre vão seguir caminhos no qual o tempo é maior, e esse caminho é justamente o da deformação do espaço-tempo, uma vez que nele o espaço é maior e o tempo é mais devagar. Então se eu sou uma partícula de boa lá vagando no universo e encontro uma deformação, logo eu "penso": "opa, vou pegar esse caminho aqui que o tempo é mais de vagar". Entendido?! Então não há forças, apenas uma tendencia natural dos objetos seguirem um caminho onde o tempo é mais lento e esse caminho é justamente o que leva de encontro ao corpo que produz a deformação do espaço tempo.

Você deve ter achado uma viagem total, mas não vai achando que físico pensa nessas coisas fumando um beck, tomando café e olhando pro quadro negro. Pois existe uma tonelada de experimentos e de matemática evidenciando isso tudo. Apenas para dar um gostinho da coisa, a equação que descreve a curvatura do espaço-tempo frente a uma quantidade de energia é a seguinte:

$R_{\mu \nu} - \frac{1}{2} g_{\mu \nu} R = (8 \pi G/c^{4})T_{\mu \nu} .  (1)$

Mas o que você precisa saber é que o termo $T_{\mu \nu}$ representa a energia do sistema, enquanto $R$ é a curvatura do espaço tempo. Essa é a equação de Einstein e é ela que mostra que uma quantidade de energia pode curvar o espaço tempo.

Agora que sabemos que estamos fazendo nossa física em um espaço-tempo curvo, e que é a energia que causa essa curvatura, podemos falar de buracos negros que surgem da matemática da relatividade geral, mas só no final falaremos sobre como de fato eles poderiam se formar.

Em 1905, um cara muito legal chamado Schwarzenegger Schwarzschild, resolveu descrever um objeto esférico, de massa M e sem rotação a partir das soluções da equação de Einstein, para isso ele impôs uma simetria esférica sobre essas soluções e obteve o seguinte

$ds^{2}= \left(1-\frac{2GM}{rc^{2}}\right)c^{2}dt^{2}-\left(1-\frac{2GM}{rc^{2}}\right)^{-1}dr^{2}.  (2)$ 

Essa solução nos permite entender o que acontece com o espaço e o tempo deformados por esse objeto esférico. Mas para que possamos visualizar melhor vamos dividi-la em duas partes, uma temporal (aquele termo que multiplica $dt$) e a outra espacial (aquele termo que multiplica $dr$) e vamos analisar. Começando pela parte temporal, que obviamente descreve como o tempo se comporta nessa situação, temos

$\left(1-\frac{2GM}{rc^{2}}\right)c^{2}dt^{2}. (3)$

Na qual $G$ a constante gravitacional, $c$ a velocidade da luz, $M$ a massa do objeto e $r$ o seu raio. Agora vamos fazer considerações sobre o raio de objeto e ver o que acontece com a equação (3). Se o objeto tiver $r=0$, ou seja, for um ponto, teremos uma divisão por zero e você sabe bem que isso não pode acontecer. Então vamos dizer que temos uma singularidade em $r=0$, e por singularidade entenda como "valor de $r$ que deu merda na equação", apenas isso. Portanto a gente não pode ter um objeto de massa $M$ com raio igual a zero, e nem faria muito sentido também...

Agora vamos ver a parte espacial (aquela que descreve o comportamento do espaço)

$\left(1-\frac{2GM}{rc^{2}}\right)^{-1}dr^{2}.$

"Eu não gosto daquele $-1$ ali em cima, tem como arrumar isso?"

Claro, tem sim, fica assim então;

$\frac{1}{\left(1-\frac{2GM}{rc^{2}}\right)}dr^{2}.(4)$

Se você notar bem, vai ver que temos uma outra singularidade nesse termo, dessa vez para $r=\frac{2GM}{c^{2}}$ e a ela damos o nome de raio de Schwarzschild. Então se um objeto de massa $M$ tiver esse raio, irá surgir um divergência na solução (4). Mas agora, diferente do caso $r=0$, esse raio parece possível de ser obtido. Como gostamos de ver o circo pegar fogo, podemos pegar qualquer planeta ou estrela e descobrir qual raio ela deveria ter para estragar nossa solução.

Por exemplo, se eu pegar um planeta qualquer e, de alguma forma, comprimir seu raio até o tamanho do raio Schwarzschild (SEM PERDER MASSA), sobraria um objeto estranho, bem pequeno e denso, justamente onde estão aquelas singularidades. A esses objetos damos o nome de buraco negro e o raio de Schwarzschild delimita o famigerado horizonte de eventos.
   

Agora que tivemos essa ideia maluca e impossível de comprimir um planeta até ele se tornar um buraco negro, precisamos falar de dois fenômenos bem legais que surgem na física.

O primeiro é uma bizarrice temporal. Vamos considerar que temos um buraco negro de massa $M$. Se jogarmos um relógio dentro dele notaremos, pela equação (3), que a medida que que o relógio se aproxima do horizonte de eventos, $r_{Scwh}=\frac{2GM}{c^{2}}$, o tempo vai parando para ele, até que finalmente para quando o relógio atinge o $r_{Scwh}$. Isso é assustador, pois eu simplesmente veria aquele relógio "parar" ao chegar no horizonte de eventos, indicando que o tempo pára dentro do buraco negro... uow. (veja um aplicativo legal sobre isso)

Já a parte espacial nos diz que o redshift para uma radiação tentando escapar do buraco negro é infinito, a grosso modo isso quer dizer que para alguma radiação - leia: luz - escapar daquela região ela precisaria de energia infinita. Tal fato não é óbvio de se ver apenas olhando para a equação (3), portanto uma demonstração mais legalzinha pode ser vista aqui.

Pare para pensar um pouco (!). Nessas linhas acima fizemos um objeto astrofísico muito estranho, no qual o tempo parece parar e a radiação parece não conseguir escapar. Se você não ficou abismado com isso, talvez eu tenha falhado nesse texto.

Esse buraco negro que trabalhamos até aqui é o mais simples que existe e é chamado de buraco negro de Schwarzschild. Ele é simples porque é apenas um corpo esférico sem rotação e sem carga, mas existem soluções excitantes que trabalham com buracos negros com rotação e carregados, esses não tratarei agora, pois o texto está ficando enorme e a gente ainda nem falou como os buracos negros podem surgir na natureza.

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Antes de continuar, é legal que você note algumas coisas:

1 - Não falamos de gravidade absurdamente alta em nenhum lugar e vamos continuar assim.

 2 - Se o sol, por algum motivo bem desconhecido, se tornasse um buraco negro o que aconteceria com a Terra? A reposta óbvia é que seria sugada por ele e não sobraria nada da gente. Mas essa resposta está completamente errada, pois veja bem, aqueles fenômenos estranhos que citamos acima, acontecem apenas na região do horizonte de eventos⁴ e não distante dele, fora dessa região o buraco negro se comporta como um corpo de massa qualquer. Logo, o Sol apagaria e a gente ficaria no escuro, mas gravitacionalmente continuaríamos girando ao redor dele como fazemos atualmente.
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A ideia absurda de um objeto astrofísico com essas características tão estranhas não era levada muito a sério até que trabalhos do Chandra levaram a possibilidade de uma estrela com massa de 3 a 5 vezes maior que a do sol colapsar e formar um corpo extremamente denso. Mas para podermos entender como isso ocorre precisaremos de um pouco de mecânica quântica. 

(Abaixo, vou adotar o conceito de força gravitacional para facilitar a compreensão)

Uma estrela passa sua vida em um duelo gravitacional, pois sua superfície é atraída para seu centro devido a força da gravidade, enquanto que a pressão gerada em seu interior devido à reações nucleares tende a empurrar a superfície da estrela no sentido oposto ao da atração gravitacional. Então a vida da estrela fica nesse empurra e puxa entre a atração gravitacional e a pressão interna, se essa última for muito maior que a força da gravidade a estrela explodiria (ou iria inchar consideravelmente), e se a força gravitacional fosse maior que a pressão interna a estrela iria implodir... portanto é o equilíbrio entre a pressão interna e a força da gravidade que a mantém estável. 

Mais detalhadamente, uma estrela emite intensa radiação através de uma sucessão de reações termonucleares. Primeiramente a estrela é constituída de hidrogênio, que através dessas reações termonucleares converte o hidrogênio em hélio. Quando todo o hidrogênio é consumido, a estrela cessa suas reações nucleares, então a gravidade toma espaço e comprime o hélio até que haja novamente reação nuclear. Assim a estrela começa a produzir elementos químicos cada vez mais pesados até chegar no ferro, silício e demais. Nesse momento novamente as reações nucleares cessam e a estabilidade da estrela fica a merce da força gravitacional, havendo apenas um efeito que impede o colapso total, que é a pressão de degeneração do elétron⁵ atuando em sentido contrário a da gravidade. Ou seja, nesse ponto que chegamos existe uma pressão de origem quântica que está segurando o colapso total dessa estrela. Mas como a gente quer ver sangue e destruição, vamos considerar uma estrela massiva o suficiente para a força gravitacional superar essa pressão de degeneração do elétron, com isso os neutrinos escapam da matéria e a estrela se transforma em uma estrela de nêutrons. Por sua vez, a estrela de nêutrons remanescente possui estabilidade assegurada pela pressão de degeneração do nêutron. Se a massa da estrela for grande suficiente para superar a pressão de degeneração do nêutron a estrela colapsa e


se torna uma superfície compacta chamada de horizonte de eventos que circunda uma singularidade, ou seja, um buraco negro.

Pronto, nessa caminhada vimos como buracos negros surgem na teoria da Relatividade e acabamos de ver como eles podem surgir do colapso de uma estrela massiva. Mas falta ainda algo interessante que é o coração do buraco negro que está dentro desse horizonte de eventos.

Como falamos anteriormente, nosso buraco negro é composto por uma singularidade circundada por uma região compacta bidimensional chamada de horizonte de eventos, que consiste em uma superfície "aprisionadora fechada" (trapped surface), que podemos definir como um conjunto de pontos em uma superfície fechada sobre a qual os raios de luz que apontam para fora, na verdade, estão convergindo,  ou seja, movendo-se em direção ao interior da superfície.  

"QUE? explica isso melhor."

Imagine que somos dois feixes de luz, e estamos tentando escapar de dentro de um buraco negro correndo em direção a borda dele... mas quando percebemos na verdade estamos indo em direção ao centro do buraco negro e não para fora, assim estamos eternamente presos lá dentro e tudo que fizermos ficará eternamente lá, pois essa região é desconectada do resto do espaço-tempo... triste isso não?

Por sua vez, e resumindo, a singularidade é uma região que o tempo não existe, que está desconectada do espaço-tempo e que tudo que acontece lá fica lá, igualzinho um cassino de Las Vegas.

Cansei de escrever e vocês devem estar cansados de ler. Espero muito mesmo que tenhamos aprendido um pouquinho sobre buracos negros sem toda aquela frescura que você encontra na maioria dos textos da internet. Claro que aqui não falamos de vários assuntos interessante, nem de algumas curiosidades que valem muito a pena saber e a definição de singularidade não ficou lá aquela beleza. Mas isso tudo fica para um outro texto que não vou prometer, se vocês curtirem esse eu penso num próximo.

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Referências:

[1] G. E. Romero, \textquotedblleft{}Introduction to black holes\textquotedblright{}.arXiv:0805.2082v1 [astro-ph] 14May 2008.

[2] R. M. Wald, \textquotedblleft{}General Relativity\textquotedblright{}. USA: The University of Chicago Press, 1984.

[3] F. A. Villaverde, "A Matriz S em Teoria Quântica de Campos em Espaços Curvos'', (Dissertação de Mestrado), Instituto de Física - Departamento de Física Matemática (USP),  São Paulo - SP, 2012.
 
[4] G. F. R. Ellis, R. M. Williams \textquotedblleft{}Flat and Curved Space-Times\textquotedblright{}.New York: Oxford University Press, 2000, segunda edição.

[5] S.W. Hawking e G.F.R. Ellis, \textquotedblleft{}The large scale structure of space-time\textquotedblright{}. USA: Sindicate of the University of Cambridge, 1994.

[6] S.M Carroll,  \textquotedblleft{}Lectures Notes on General Relativity\textquotedblright{}. arXiv:gr-qc/9712019v1 3 Dec 1997

[7] A. Einstein, \textquotedblleft{}The Foundation of the General Theory of Relativity\textquotedblright{}. Annalen der Physik 354 (7): 769. doi:10.1002/andp.19163540702.

[8] S. Chandrasekhar, \textquotedblleft{}The Mathematical Theory of Black Holes\textquotedblright{}. International Series of Monographs on Physics. New York: Oxford University Press, 1983.

[9] M. Vojinovic, \textquotedblleft{}Lecture Series on General Relativity\textquotedblright{}. Universidade de Lisboa, 2010.

[10] M. Visser, \textquotedblleft{}The Kerr spacetime: A brief introduction \textquotedblright{}. Victoria University of Wellington. arXiv:0706.0622v3 [gr-qc] 15 Jan 2008.

[11] R. P. Kerr and W. B. Wilson, \textquotedblleft{}General Relativity and Gravitation\textquotedblright{} 10 (1979), 273.

[12] P.K. Townsend, \textquotedblleft{}Black Holes\textquotedblright{}. arXiv: gr-qc/9707012v1 4 jul. 1997.
 
[13] S. L. Shapiro, e S. A. Teukolsky,  \textquotedblleft{}Black Holes, White Dwarfs, and Neutron Stars: The Physics of Compact Objects\textquotedblright{}. New York: Wiley, 1983.

[14] S. Gasiorowicsz \textquotedblleft{}Quantum Physics\textquotedblright{}.United State of America:Wiley International Edition, 2003, terceira edição.

[15] Y. Choquet-Bruhat, \textquotedblleft{}General Relativity and Einstein's Equations\textquotedblright{}. New York: Oxford University Press, 2009.

[16] M. Ludvigsen, \textquotedblleft{}General Relativity, A geometric Approach\textquotedblright{}. United State of America: Cambridge University Press, 1999.

1 - trecho retirado de "Cassilda's Song" in The King in Yellow Act 1, Scene 2 - R. Chambers 1895.

2 -  Sendo mais preciso, pelas equações de Einstein, o que curva o espaço tempo é o tensor energia-momento. 

3 - Na verdade o mais correto é "Extremizar a ação", que é algo BEM matemático e não cabe nesse texto, nem vou passar referência porque seria em um livro nada amigável.

4 - Para ser mais exato, a região que começamos a sentir os efeitos malucos do buraco negro é na verdade delimitada pelo raio de Roche, mas desconsiderando os chamados efeitos de maré, tudo que estamos tratando está correto. Veja mais aqui.

5 - A pressão de degeneração (ou de degenerescência) é um fenômeno quântico que não possui análogo clássico, portanto você pode entendê-la como a pressão que  tem origem no princípio de exclusão de Pauli, o qual não permite que dois elétrons (férimons) ocupem simultaneamente o mesmo estado quântico, dando origem a uma pressão contrária a compressão gravitacional da estrela. De maneira mais simplista,  considere um gás de elétrons, quando você o comprime os elétrons ficam muito próximos e a energia cinética deles fica bem grande, com isso você tem uma pressão no sentido contrário a sua compressão, e essa justamente a pressão que chamamos de pressão de degeneração (ou de degenerescência). O princípio de exclusão de Pauli entra bem aí, pois ele diz que se você tiver dois elétrons com mesmo spin, por exemplo (se for ser mais correto deveríamos afirmar que os 4 números quânticos não podem ser iguais, mas fiquemos só com o spin), eles não podem ocupar o mesmo estado de energia dentro de um determinado volume (no nosso caso a estrela). Aí quando os níveis mais baixo de energia já estão preenchidos, os outros elétrons começam a ser forçados a níveis de energia cada vez mais altos, fazendo com que a energia cinética deles vá aumentado e crie a pressão de degeneração que mantém a estrela resistindo ao colapso gravitacional.

Vou ressaltar: o texto abaixo é uma tradução e adaptação, o texto original está linkado no final.

A mídia atingiu novos e absurdos níveis de obscurantismo com o anúncio de que Stephen Hawking tem uma nova teoria em que os buracos negros não existem.

Mas isso não é verdade. Não, ele não tem!

Primeiro, Hawking não tem uma nova teoria... pelo menos não que ele tenha apresentado. Você pode ver o paper aqui – São duas páginas (pdf) com um breve comentário que ele deu à especialistas em agosto de 2013 e escreveu - como um pequeno documento. Nesse paper você pode ver que não tem equações e tudo mais que se espera de uma pesquisa. Isso significa que o paper não se qualifica como uma teoria. "Teoria", em física, significa: um conjunto de equações que podem ser usadas ​para fazer previsões de processos físicos no mundo real ou imaginário. Por exemplo, quando falamos sobre a teoria da relatividade de Einstein, estamos falando de equações. Ao comparar esteticamente a nota recente de Hawking com o artigo de Einstein sobre a teoria da relatividade especial, publicado em 1905, ou mesmo comparar com o paper mais famoso de Hawking sobre os buracos negros, de 1975, você pode facilmente notar a diferença, sem compreender o conteúdo dos papers.

A palavra "teoria" não significa "especulações" ou "idéias", que é tudo o que está contido neste pequeno artigo do Hawking. Talvez seja isso que a teoria significa em uma mesa de bar, mas não é o que "teoria" significa em física.

Em segundo lugar, o que Hawking está se referindo neste artigo é o nível preciso de quão "negro"¹ é um buraco negro... em suma, ele discute se o termo "buraco negro" para os objetos que chamamos de buracos negros é realmente apropriado. Porém, a idéia de que os buracos negros não são completamente negros não é nova. Na verdade, foi o próprio Hawking que se tornou famoso em 1974-1975 por apontar que, devido a mecânica quântica, buracos negros típicos não podem ser precisamente negros - por isso não é verdade que nada escapa de um buraco negro. Os buracos negros devem lentamente irradiar partículas elementares, esse processo é chamado de radiação de Hawking.

A observação de Hawking levantou questões sobre como requisitos conflitantes da teoria quântica e da gravidade de Einstein seriam resolvidos, pois de um lado temos a teoria quântica exigindo que todas as informações que caíram no buraco negro não sejam destruídas e nem copiadas, do outro lado temos a gravidade de Einstein insistindo que não há como a informação que caiu em um buraco negro possa sair novamente, mesmo que o buraco negro se evapore e desapareça. O pressuposto da comunidade científica tem sido de que os cálculos que Hawking fez nos anos 70, que em grande parte estão corretos, deixa de fora um pequeno efeito sutil que resolve o quebra-cabeça. A pergunta é: qual é a natureza desse efeito sutil?

Ninguém, incluindo Hawking, tem dado uma resposta satisfatória para isso. E é por isso que nós continuamos ouvindo sobre buracos negros década após década, e mais recentemente, no contexto do "paradoxo firewall"². Em seu artigo recente, Hawking, como muitos de seus colegas, está propondo uma outra resposta possível, embora sem demonstrar matematicamente que a sua proposta está correta.


Mas Hawking realmente disse que "Não existem buracos negros"??

O assunto foi tirado do contexto! Aqui está o que Hawking realmente disse:

Primeiro, ele sugere que a borda de um buraco negro - chamado de "horizonte de eventos", que é um conceito muito sutil quando você entra em detalhes - não é tão acentuada, uma vez os efeitos quânticos são considerados. Muitas pessoas sugeriram uma outra versão dessa possibilidade, o que representaria uma correção pequena, mas fundamental para o que Hawking disse na década de 1970.

E então Hawking escreve ...

"A ausência de horizontes de eventos significa que não existem buracos negros -  No sentido de situações em que a luz não pode escapar para o infinito"

Observe a cláusula final, que é omitido nos relatos da mídia, e é absolutamente necessária para dar sentido a sua observação. O que ele quer dizer é que os buracos negros são ligeiramente bem menos negros do que Hawking disse em seu artigo de 1974 ... porque as coisas que caem no buraco negro, de certa forma, voltam para fora voltam para fora à medida que o buraco negro evapora. Digo "de certa forma", porque elas saem bem misturadas, por exemplo, se você cair em um buraco negro, não iria voltar para fora, mesmo que algumas das partículas elementares das quais você é feito possam, eventualmente, escapar do buraco negro.

E então ele diz

"Há no entanto horizontes aparentes que persistem durante um período de tempo."

Tradução: por um tempo extremamente longo, o que chamamos de um buraco negro irá se comportar da maneira que sempre se pensou que ele se comportasse. Em particular, não há nenhuma mudança em qualquer astrofísica dos buracos negros que os astrônomos têm estudado nas últimas décadas. O único problema é o que acontece quando um buraco negro começa a evaporar de forma contundente, e quando você olha muito cuidadosamente para os detalhes da radiação de Hawking , que é algo bem difícil de se fazer.

"Isto sugere que os buracos negros devem ser redefinidos como estados ligados metaestáveis ​​do campo gravitacional."

Em suma : Na proposta de Hawking, não é que os objetos que você e eu chamaria de "buracos negros" não existam! Eles ainda estão lá, só que com um novo nome, fazendo o que nós fomos ensinados que eles fazem, a não ser em alguns detalhes minuciosos. Não que estes detalhes pequenos não sejam importantes - eles são essenciais para resolver o quebra-cabeça da gravidade VS mecânica quântica. Mas uma pessoa comum assistindo ou explorando de perto um buraco negro não iria notar nenhuma diferença.

Observe também que tudo isso é uma proposta, feita em palavras, ele não demonstrou isso com matemática.

No geral, apesar de Hawking estar, como muitos de seus colegas, trabalhando duro para resolver os quebra-cabeças que parecem criar conflito entre a teoria quântica com a teoria da gravidade de Einstein, ele não está questionando se os buracos negros existem no sentido que eu e você os conhecemos. Ele está abordando a questão técnica de quão exatamente negro eles são, e como a informação contida nas coisas que caem nele conseguem sair. E uma vez que ele tem apenas palavras, mas não tem nenhuma matemática, ele não está convencendo os seus colegas físicos.

Enquanto isso, a mídia leva as essas quatro palavras "Não existem buracos negros" ao pé da letra e, mais uma vez, cria uma ficção que não tem quase nada a ver com a realidade da ciência. Bom trabalho, meios de comunicação, bom trabalho. Às vezes, vocês são como um buraco negro: a informação vem, e depois de ter sido completamente distorcida ao ponto de ficar irreconhecível, e devolvida novamente para fora através de um processo misterioso que não faz sentido para ninguém. Só que no seu caso, é muito claro que a informação é perdida, e a desinformação é criada.

Hey! Essa é uma nova teoria sobre buracos negros ! (Vou escrever um artigo de 2 páginas sobre isso nessa tarde ... )

1 - Quando falamos em quão negro é um buraco negro não estamos falando sobre cor, mas sim o quanto de informação é possível recuperar, por exemplo, um buraco negro totalmente negro não deixaria escapar nenhuma informação. A medida que a classificação vai ficando menos negro, é possível obter de volta quantidades de informação que caíram no buraco negro.

Did Hawking Say “There Are No Black Holes”?

agradeço ao Alonso pela revisão do texto.