A radiação Hawking descreve partículas hipotéticas formadas pela fronteira de um buraco negro. Essa radiação indica que os buracos negros têm temperaturas inversamente proporcionais à sua massa.

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Colocando de outra forma, quanto menor for um buraco negro, mais quente ele deve incandescer. 

Embora nunca tenha sido observada diretamente, a radiação Hawking é uma previsão apoiada por modelos combinados da relatividade geral e mecânica quântica. Tem o nome do eminente físico Stephen Hawking, que, em 1974, publicou um artigo intitulado Black hole explosions? argumentando por sua existência.

Se demonstrado ser factual, a radiação Hawking significaria que os buracos negros podem emitir energia e, portanto, encolher de tamanho, com o menor desses objetos incrivelmente densos explodindo rapidamente em uma lufada de calor (e o maior evaporando lentamente ao longo de trilhões de anos em uma brisa fria)

Por que os buracos negros devem brilhar?

Sempre que a matéria entra em um buraco negro, ela é efetivamente bloqueada do resto do Universo. Isso também remove um pouco de desordem; uma característica que os físicos chamam de entropia. 

Uma vez que essa remoção de matéria deixa o Universo menos desordenado, pensava-se que violava a segunda lei da termodinâmica. 

Um estudante de física de Princeston, nos Estados Unidos, chamado Jacob Bekenstein, apontou que a fronteira ao redor do espaço mais afetado pela gravidade insana de um buraco negro, uma "superfície" chamada horizonte de eventos, deve aumentar de área sempre que houver matéria.

Ele mostrou como essa área representa a medida de entropia que de outra forma seria perdida, uma sugestão que deve resolver o paradoxo.

Hawking não tinha tanta certeza. Entropia é outra forma de descrever a energia térmica, que necessariamente emite radiação. Se um horizonte de eventos tiver entropia, ele deve brilhar de alguma forma, o que significa que os buracos negros não seriam tão negros afinal. 

Em seus esforços para refutar a sugestão aparentemente absurda de Bekenstein, Hawking a discutiu com outros físicos e tentou mostrar usando modelos matemáticos que não era possível. 

Em vez disso, ele descobriu que os buracos negros realmente parecem brilhar com luz fria.

Como os buracos negros produzem radiação Hawking?

O processo físico por trás da emissão de partículas perto do horizonte de eventos de um buraco negro é bastante complexo, contando com um conhecimento sólido da matemática da teoria quântica de campos.

É comumente descrito como o resultado de partículas gêmeas "virtuais" que emergem naturalmente do vácuo sendo separadas pela gravidade. Normalmente, elas se recombinariam e se cancelariam, mas, neste caso, a divisão deixa metade de cada par para escapar como radiação real.

Na verdade, a própria explicação popular de Hawking da matemática descreve partículas virtuais fugazes afetadas pela gravidade extrema, com metade do par removendo massa do buraco negro graças à gravidade extrema fornecendo energia negativa à partícula.

Outros físicos acham que essa descrição "localizada" de partículas se dividindo em uma linha imaginária é um tanto enganosa.

Embora precisemos de uma teoria completa do papel da gravidade na mecânica quântica para mapear essa interação de maneira adequada, as conclusões de Hawking mostram como o espaço curvo pode perturbar a mistura de propriedades quânticas nos campos próximos a um horizonte de eventos, a ponto de os buracos negros "se espalharem" alguns recursos, deixando outros intactos. São essas propriedades intactas que se assemelham a temperaturas específicas de radiação e podem fazer com que um buraco negro encolha.

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Referência:

What Is Hawking Radiation?. Science Alert, -, -. -. Disponível em: <https://www.sciencealert.com/hawking-radiation>. Acesso em: 17, jun. 2021.

Marcello Franciolle F T I P E
Founder - Gaia Ciência

Marcello é fundador da Gaia Ciência, que é um periódico científico que foi pensado para ser uma ferramenta para entender o universo e o mundo em que vivemos, com temas candentes e fascinantes sobre o Universo e Ciências da Terra para inspirar e encantar as pessoas. Ele é graduando em Administração pelo Centro Universitário N. Sra. do Patrocínio (CEUNSP) – frequentou a Universidade de Sorocaba (UNISO); graduação em Análise de Sistemas e onde participou do Encontro de Pesquisadores e Iniciação Científica (EPIC). Suas paixões são literatura, filosofia, poesia e claro ciência.