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domingo, 13 de dezembro de 2020

Os buracos negros ganham novos poderes quando giram rápido o suficiente

 Caros Leitores;













O conflito entre a relatividade e a teoria quântica leva ao paradoxo do firewall. Crédito: Jeremy Perkins / Unsplash

A relatividade geral é uma teoria matemática profundamente complexa, mas sua descrição dos buracos negros é incrivelmente simples. Um buraco negro estável pode ser descrito por apenas três propriedades: sua massa, sua carga elétrica e sua rotação ou spin. Como os buracos negros provavelmente não têm muita carga, na verdade são necessárias apenas duas propriedades. Se você conhece a massa e a rotação de um buraco negro, sabe tudo o que há para saber sobre ele.

Esta propriedade é freqüentemente resumida como o teorema sem cabelo. Especificamente, o teorema afirma que, uma vez que a matéria cai em um buraco negro, a única característica que permanece é a massa. Você poderia fazer um buraco negro com o hidrogênio, cadeiras ou aquelas cópias antigas da National Geographic do sótão da vovó, e não haveria diferença. Massa é massa no que diz respeito à  geral Em todos os casos, o horizonte de eventos de um buraco negro é perfeitamente uniforme, sem recursos extras. Como disse Jacob Bekenstein, "os buracos negros não têm cabelo".

Mas com todo o seu poder de previsão, a relatividade geral tem um problema com a  quântica Isso é particularmente verdadeiro com buracos negros. Se o teorema sem cabelo estiver correto, as informações dentro de um objeto são destruídas quando ele cruza o horizonte de eventos. A teoria quântica diz que a informação nunca pode ser destruída. Portanto, a teoria válida da gravidade é contraditada pela teoria válida dos quanta. Isso leva a problemas como o paradoxo do firewall, que não consegue decidir se um horizonte de eventos deve ser quente ou frio.






A temperatura dentro de uma sala é um exemplo de campo escalar. Crédito: Lucas Vieira


Várias teorias foram propostas para resolver essa contradição, muitas vezes envolvendo extensões à relatividade. A diferença entre a relatividade padrão e essas teorias modificadas só pode ser vista em situações extremas, tornando-as difíceis de estudar observacionalmente. Mas um novo artigo na Physical Review Letters mostra como eles podem ser estudados através do giro de um buraco negro.

Muitas teorias da relatividade modificadas têm um parâmetro extra não visto na teoria padrão. Conhecido como campo escalar sem massa, ele permite que o modelo de Einstein se conecte com  uma forma que não é contraditória. Neste novo trabalho, a equipe olhou como esse campo escalar se conecta à rotação de um buraco negro. Eles descobriram que em baixos spins, um buraco negro modificado é indistinguível do modelo padrão, mas em altas rotações, o campo escalar permite que um buraco negro tenha recursos extras. Em outras palavras, nesses modelos alternativos, buracos negros em rotação rápida podem ter cabelo.

Os aspectos cabeludos dos buracos negros em rotação seriam vistos apenas perto do próprio horizonte de eventos, mas também afetariam a fusão dos buracos negros. Como os autores apontam, futuros observatórios de ondas gravitacionais devem ser capazes de usar  rotação rápida para determinar se uma alternativa à relatividade geral é válida.

A teoria da  passou por todos os desafios observacionais até agora, mas provavelmente irá falhar nos ambientes mais extremos do universo. Estudos como este mostram como podemos ser capazes de descobrir a teoria que vem a seguir.

Explore mais

Mais informações: Alexandru Dima et al. Escalarização espontânea de buraco negro induzida por spin, Physical Review Letters (2020). DOI: 10.1103 / PhysRevLett.125.231101
Informações do periódico: cartas de revisão física


Fonte: Phys News /  por Brian Koberlein,   / 13-12-2020   

https://phys.org/news/2020-12-black-holes-gain-powers-fast.html
   
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HélioR.M.Cabral (Economista, Escritor e Divulgador de conteúdos da Astronomia, Astrofísica, Astrobiologia e Climatologia).Participou do curso de Astrofísica, concluído em 2020, pela Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC).

Autor do livro: “Conhecendo o Sol e outras Estrelas”.

Membro da Society for Science and the Public (SSP) e assinante de conteúdos científicos da NASA (National Aeronautics and Space Administration) e ESA (European Space Agency).

Participa do projeto S`Cool Ground Observation (Observações de Nuvens) que é integrado ao Projeto CERES (Clouds and Earth´sRadiant Energy System) administrado pela NASA.A partir de 2019, tornou-se membro da Sociedade Astronômica Brasileira (SAB), como astrônomo amador.

Participa também do projeto The Globe Program / NASA Globe Cloud, um Programa de Ciência e Educação Worldwide, que também tem o objetivo de monitorar o Clima em toda a Terra. Este projeto é patrocinado pela NASA e National Science Fundation (NSF), e apoiado pela National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) e U.S Department of State.


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