Caros Leitores;
Um novo conjunto de equações pode descrever com precisão os reflexos do
Universo que aparecem na luz distorcida em torno de um buraco negro.
A proximidade de cada reflexão depende do ângulo de observação em
relação ao buraco negro e da taxa de rotação do buraco negro, de acordo com uma
solução matemática desenvolvida pelo estudante de física Albert Sneppen do
Instituto Niels Bohr na Dinamarca.
Isso
é muito legal, com certeza, mas não é apenas muito
legal. Também nos dá potencialmente uma nova ferramenta para sondar o
ambiente gravitacional em torno desses objetos extremos.
"Há
algo fantasticamente lindo em entender agora por que as imagens se repetem de
maneira tão elegante", disse Sneppen . "Além disso,
oferece novas oportunidades para testar nossa compreensão da gravidade e dos buracos negros ".
Se
há uma coisa pela qual os buracos negros são famosos, é sua extrema gravidade. Especificamente
que, além de um certo raio, a velocidade mais rápida alcançável no Universo, a
da luz no vácuo, é insuficiente para atingir a velocidade de escape.
Esse
ponto sem retorno é o horizonte de eventos - definido pelo que é chamado
de raio de Schwarszchild -
e é a razão pela qual dizemos que nem mesmo a luz pode escapar da gravidade de
um buraco negro.
Fora
do horizonte de eventos do buraco negro, no entanto, o ambiente também
está seriamente maluco . O
campo gravitacional é tão poderoso que a curvatura do espaço-tempo é quase
circular.
Quaisquer
fótons que entrem neste espaço, naturalmente, terão que seguir essa curvatura. Isso
significa que, de nossa perspectiva, o caminho da luz parece estar torto e
torto.
Bem
na borda interna desse espaço, fora do horizonte de eventos, podemos ver o que
é chamado de anel de fótons, onde os fótons viajam em órbita ao redor do buraco
negro várias vezes antes de cair em direção ao buraco negro ou escapar para o
espaço.
Isso
significa que a luz de objetos distantes atrás do buraco negro pode ser
ampliada, distorcida e 'refletida' várias vezes. Nós nos referimos a isso
como uma lente gravitacional; o efeito também pode ser visto em outros
contextos e é uma ferramenta útil para estudar o Universo .
Já
sabemos sobre o efeito há algum tempo, e os cientistas descobriram que quanto
mais perto você olha para o buraco negro, mais reflexos você vê de objetos
distantes.
Para
ir de uma imagem para a próxima, você precisava olhar cerca de 500 vezes mais
perto da borda óptica do buraco negro, ou a função exponencial de dois pi ( e 2π ),
mas por que esse era o caso era difícil de descrever matematicamente.
A
abordagem de Sneppen foi reformular a trajetória da luz e quantificar sua
estabilidade linear, usando equações diferenciais de segunda ordem . Ele
descobriu que sua solução não apenas descrevia matematicamente por que as
imagens se repetem a distâncias de e 2π , mas que poderia
funcionar para um buraco negro em rotação - e que a distância de repetição
depende do spin.
"Acontece
que quando ele gira muito rápido, você não precisa mais se aproximar do buraco
negro por um fator de 500, mas significativamente menos", disse Sneppen . "Na verdade,
cada imagem agora está apenas 50, ou cinco, ou até duas vezes mais perto da
borda do buraco negro".
Na
prática, isso será difícil de observar, pelo menos em breve - basta olhar para
a intensa quantidade de trabalho que foi necessária para a imagem não resolvida
do anel de luz em torno do buraco negro supermassivo Pōwehi
(M87 * ).
Teoricamente,
entretanto, deveria haver anéis infinitos de luz ao redor de um buraco negro. Uma
vez que fotografamos a sombra de um buraco negro supermassivo uma vez,
esperamos que seja apenas uma questão de tempo antes de conseguirmos obter
imagens melhores, e já há planos para obter imagens de um anel de fótons .
Um
dia, as imagens infinitas próximas a um buraco negro podem ser uma ferramenta
para estudar não apenas a física do espaço-tempo do buraco negro, mas os
objetos por trás deles - repetidos em reflexos infinitos na perpetuidade
orbital.
A
pesquisa foi publicada em Scientific Reports.
Fonte: Science Alert / MICHELLE STARR /13-07-2021
https://www.sciencealert.com/images/2021-07/processed/photon-paths_1024.jpg
Obrigado pela sua visita e volte sempre!
HélioR.M.Cabral (Economista,
Escritor e Divulgador de conteúdos da
Astronomia, Astrofísica, Astrobiologia e Climatologia).Participou do curso (EAD)
de Astrofísica, concluído em 2020, pela Universidade Federal de Santa Catarina
(UFSC).
Autor do livro: “Conhecendo o Sol e outras Estrelas”.
Acompanha e
divulga os conteúdos científicos da NASA (National Aeronautics and Space
Administration), ESA (European Space Agency) e outras organizações científicas
e tecnológicas.
Participa
do projeto S`CoolGroundObservation (Observações de Nuvens) que é integrado ao
Projeto CERES (CloudsandEarth´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 GlobeProgram / NASA
GlobeCloud, 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
NationalOceanicandAtmosphericAdministration (NOAA) e U.S DepartmentofState.
e-mail: heliocabral@coseno.com.br
Page:
http://pesqciencias.blogspot.com.br
Page: http://livroseducacionais.blogspot.com.br
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