A possibilidade de buracos negros serem hologramas ficou mais forte

Os buracos negros são grandes desconhecidos da ciência: não podemos vê-los, já que a luz não escapa deles, não sabemos do que são feitos, e não sabemos para onde vai a matéria que cai neles quando morrem. Os físicos não conseguem concordar se os buracos negros são gigantes massivos tridimensionais, ou apenas um par de superfícies 2D projetadas em 3D como um holograma. Agora, um novo estudo publicado recentemente dá mais força a hipótese do holograma, usando um novo cálculo da entropia.

A hipótese holográfica - 

O físico Leonard Susskind, nos anos 1990, foi o primeiro a propor o buraco negro como holograma, ao provar que matematicamente o universo não precisa de mais que duas dimensões para que as leis da física e a gravidade funcionem como funcionam. Para nós, entretanto, tudo se parece como uma imagem tridimensional de processos de duas dimensões, projetados sobre um imenso horizonte cósmico. Parece loucura, mas este modelo acaba solucionando algumas contradições entre a teoria da relatividade de Einstein e a mecânica quântica, como o paradoxo de que “nada pode escapar de um buraco negro, mas a matéria não pode ser completamente destruída”, o chamado paradoxo da informação.

Segundo esta ideia maluca, não conseguimos descobrir o que acontece com o que ultrapassa o horizonte de eventos, porque não há um “lado de dentro”. Tudo que passa pela borda de um buraco negro fica preso nas flutuações gravitacionais da sua superfície. A equipe liderada pelo físico Daniele Pranzetti, do Instituto de Física Teórica Max Planck, na Alemanha, fez uma estimativa da quantidade de entropia presente em um buraco negro, e o resultado dá suporte a este cenário. Nós conseguimos usar um modelo mais completo e rico comparado com o que tem sido feito no passado… e obter um resultado muito mais realístico e robusto”, conta ele. “Isto nos permitiu resolver várias ambiguidades que afetam os cálculos anteriores”.

Gravidade quântica - 

Os pesquisadores focaram na entropia, uma propriedade que, segundo Stephen Hawking, tem que ser proporcional à área da superfície do buraco negro, não seu volume, o que acabou dando origem às primeiras ideias de que os buracos negros poderiam ser holográficos. Pranzetti e seus colegas usaram uma abordagem teórica chamada “Loop Quantum Gravity” (LQG –  ou Gravitação Quântica em Laços) para explicar um conceito chamado de gravidade quântica. Um “condensado” é uma coleção de átomos – neste caso o quanta do espaço – todos com as mesmas propriedades, o que permite estudar o comportamento coletivo a partir do estudo de um só. No caso da gravidade quântica, os átomos fundamentais do espaço formam um tipo de fluído, o contínuo do espaço-tempo. Uma geometria contínua e homogênea, como a do buraco negro esférico e simétrico, pode ser descrita como um condensado, o que facilita os cálculos matemáticos.

Mas o que isto significa para a hipótese do holograma? 

Você pode pensar em um buraco negro como uma cesta de basquete tridimensional: o aro é o horizonte de eventos, e a rede é o buraco no qual toda a matéria cai ou desaparece. Empurre a rede para o aro para fazer com que ela se torne um círculo bidimensional, e então imagine que todo o metal e cordas é feito de água. Agora, tudo que você medir no aro pode ser aplicado ao que está dentro da rede.  Com isto em mente, Pranzetti tem um modelo concreto que mostra que a estrutura tridimensional de um buraco negro pode ser apenas uma ilusão. Toda a informação do buraco negro pode estar contida, teoricamente, em uma superfície bidimensional, sem haver necessidade de um “buraco” real, ou um lado de dentro. “Daí vem a ligação entre a entropia e a área superficial, em vez do volume”.

Fontes: Hypescience.com

ScienceAlert, Sissa, Physical Review Letters