Teoria das Cordas: Definição de um buraco negro

Uma das consequências da teoria geral da relatividade de Einstein foi uma solução em que o espaço-tempo curvo tanto que até mesmo um feixe de luz ficou preso. Estas soluções passou a ser chamado buracos negros,

eo estudo deles é um dos campos mais intrigantes da cosmologia. Aplicação da teoria das cordas para estudar buracos negros é uma das peças mais importantes de evidência em favor da teoria das cordas.

Os buracos negros são acreditados para se formam quando estrelas morrem e sua enorme massa colapsa para dentro, criando intensos campos gravitacionais. Ninguém tem # 147-visto # 148- um buraco negro, mas os cientistas observaram evidências gravitacional consistente com previsões sobre eles, então a maioria dos cientistas acreditam que eles existem.

O que se passa dentro de um buraco negro?

De acordo com a teoria da relatividade geral, é possível que o próprio tecido do espaço-tempo se dobra uma quantidade infinita. Um ponto com essa curvatura infinito é chamado de espaço-tempo singularidade. Se você seguir o espaço-tempo de volta para o big bang, você chegar a uma singularidade. Singularidades também existem dentro de buracos negros.

Porque a relatividade geral diz que a curvatura do espaço-tempo é equivalente à força da gravidade, a singularidade de um buraco negro tem gravidade infinita. Qualquer questão que entra em um buraco negro seria dilacerado por esta intensa energia gravitacional medida que se aproximava a singularidade.

Por esta razão, os buracos negros proporcionar uma excelente campo de testes teórico para a teoria das cordas. A gravidade é normalmente tão fraca que os efeitos quânticos não são observadas, mas dentro de um buraco negro, a gravidade se torna a força dominante no trabalho. A teoria da gravidade quântica, como a teoria das cordas, poderia explicar exatamente o que acontece dentro de um buraco negro.

O que se passa na borda de um buraco negro?

A borda de um buraco negro é chamado de Horizonte de eventos, e representa uma barreira que nem a luz pode sair. Se você tivesse que ir perto da borda de um buraco negro, os efeitos relativísticos ter lugar, incluindo dilatação do tempo. Para um observador externo, que seria parecido com o tempo estava a abrandar para você, eventualmente, chegar a uma parada. (Você, por outro lado, iria notar nada - até intensas forças gravitacionais do buraco negro esmagado você, é claro.)

Anteriormente acreditava-se que as coisas só sugado para um buraco negro, mas o físico Stephen Hawking famosa mostrou que buracos negros emitem uma energia chamada radiação de hawking. (Isso foi proposto em 1974, um ano após a realização igualmente inovador por Jacob israelense Bekenstein que os buracos negros possuíam entropia - uma medida termodinâmico da desordem num sistema. A entropia mede o número de maneiras diferentes de organizar as coisas em um sistema.)

A física quântica prevê que partículas virtuais são continuamente criados e destruídos, devido a flutuações quânticas de energia no vácuo. Hawking aplicado este conceito para os buracos negros e percebeu que, se um tal par é criado perto do horizonte de eventos, foi possível para uma das partículas ser atraído para o buraco negro, enquanto o outro não. Isto olharia idêntica à radiação emitindo buraco negro. Para preservar a energia, a partícula que caiu dentro do buraco negro deve ter energia negativa e reduzir a energia global (ou massa) do buraco negro.

O comportamento dos buracos negros É curioso em um número de maneiras, muitas delas demonstrado por Hawking na década de 1970:

• entropia de um buraco negro é proporcional à área de superfície do buraco negro (a área do horizonte de eventos), ao contrário dos sistemas convencionais, onde a entropia é proporcional ao volume. Esta foi a descoberta de Bekenstein.

• Se você colocar mais importa em um buraco negro, que arrefeça.

• Como um buraco negro emite radiação Hawking, a energia vem do buraco negro, por isso, perde massa. Isso significa que o buraco negro aquece, perdendo energia (e, portanto, de massa) mais rapidamente.

Em outras palavras, Stephen Hawking mostrou em meados da década de 1970 que um buraco negro irá evaporar (a menos que seja # 147-fed # mais 148- massa do que ele perde em energia). Ele fez isso através da aplicação de princípios da física quântica para um problema de gravidade. Depois que o buraco negro evapora para baixo para o tamanho do comprimento de Planck, uma teoria quântica da gravidade é necessária para explicar o que acontece com ele.

A solução de Hawking é que o buraco negro evapora nesse ponto, emitindo uma explosão final de energia aleatória. Esta solução resulta na chamada paradoxo da informação em buracos negros, porque a mecânica quântica não permite que informações sejam perdidas, mas a energia da evaporação não parece levar a informação sobre o assunto que originalmente foi para o buraco negro.