Cientistas introduziram uma abordagem atualizada da termodinâmica de buracos negros que se aplica a objetos que estão crescendo, se fundindo ou evaporando. O trabalho, liderado por pesquisadores da Penn State, substitui o horizonte de eventos tradicional por um horizonte dinâmico para superar as limitações da estrutura original de Stephen Hawking. O estudo foi publicado na Physical Review Letters.
Abhay Ashtekar, professor da Atherton University e professor emérito de física Evan Pugh na Penn State, liderou a equipe. Ele observou que as leis de Hawking foram formuladas apenas para buracos negros em equilíbrio. "Elas foram formuladas para buracos negros em equilíbrio, ou que não mudam ao longo do tempo, mas os buracos negros estão constantemente mudando; eles se formam, se fundem e, eventualmente, evaporam", disse Ashtekar.
A nova medida de entropia se conecta de forma mais direta ao spin e à energia de um buraco negro. O coautor Daniel E. Paraizo explicou que modelos anteriores sugeriam entropia infinita e temperatura zero, o que entrava em conflito com a termodinâmica até que Hawking incorporou efeitos quânticos.
O coautor Jonathan Shu destacou que os horizontes de eventos dependem de eventos futuros e falham para buracos negros dinâmicos. O horizonte dinâmico permite que a primeira e a segunda lei da termodinâmica sejam aplicadas a casos fora do equilíbrio, apoiando estudos de fusões detectadas pelo LIGO-Virgo-KAGRA e de buracos negros em evaporação.
A pesquisa recebeu apoio do Programa de Professorship Atherton da Penn State e da Eberly College of Science.