Uma visualização de uma simulação de supercomputador mostra como os pósitrons se comportam perto do horizonte de eventos de um buraco negro em rotação.
Crédito: © Kyle Parfrey e outros / Berkeley Lab
Na quarta-feira (10 de abril), o projeto internacional do Event Horizon Telescope lançará os primeiros resultados de seu plano para criar imagens de buracos negros. Mas o que exatamente é um horizonte de eventos?
O horizonte de eventos de um buraco negro está ligado à velocidade de escape do objeto - a velocidade que seria necessário ultrapassar para escapar da atração gravitacional do buraco negro. Quanto mais perto alguém chegasse de um buraco negro, maior a velocidade que precisariam para escapar daquela gravidade massiva. O horizonte de eventos é o limiar em torno do buraco negro onde a velocidade de escape ultrapassa a velocidade da luz.
De acordo com a teoria da relatividade especial de Einstein , nada pode viajar mais rápido através do espaço do que a velocidade da luz. Isso significa que o horizonte de eventos de um buraco negro é essencialmente o ponto de onde nada pode retornar. O nome refere-se à impossibilidade de se testemunhar qualquer evento ocorrendo dentro dessa fronteira, o horizonte além do qual não se pode ver.
"O horizonte de eventos é a parede máxima da prisão - pode-se entrar, mas nunca sair", disse Avi Loeb, diretor de astronomia da Universidade de Harvard, à Space.com.
Quando um item se aproxima de um horizonte de eventos, uma testemunha veria a imagem do item avermelhar e escurecer como a luz distorcida pela gravidade proveniente daquele item. No horizonte de eventos, essa imagem efetivamente se desvaneceria para a invisibilidade.
Dentro do horizonte de eventos, encontrar-se-ia a singularidade do buraco negro, onde pesquisas anteriores sugerem que toda a massa do objeto entrou em colapso numa extensão infinitamente densa. Isso significa que o tecido do espaço e do tempo em torno da singularidade também se curvou em um grau infinito, de modo que as leis da física como as conhecemos atualmente se decompõem.
"O horizonte de eventos nos protege da física desconhecida perto de uma singularidade", disse Loeb.
O tamanho de um horizonte de eventos depende da massa do buraco negro. Se a Terra fosse comprimida até se tornar um buraco negro, teria um diâmetro de cerca de 17,49 polegadas (17,4 milímetros), um pouco menor que uma moeda de dez centavos; se o sol fosse convertido em um buraco negro, teria cerca de 5,64 quilômetros de largura, aproximadamente do tamanho de uma vila ou cidade. Os buracos negros supermassivos que o Telescópio Event Horizon está observando são muito maiores; Sagitário A *, no centro da Via Láctea, é cerca de 4,3 milhões de vezes a massa do nosso sol e tem um diâmetro de cerca de 7,7 milhões de milhas (12,7 milhões de km), enquanto a M87 no coração da galáxia de Virgem A é de cerca de 6 bilhões de massas solares e 11 bilhões de milhas (17,7 bilhões de km) de largura.
A força da atração gravitacional de um buraco negro depende da distância - quanto mais perto você estiver, mais poderoso será o puxão. Mas os efeitos dessa gravidade em um visitante seriam diferentes dependendo da massa do buraco negro. Se você caísse em direção a um buraco negro relativamente pequeno algumas vezes a massa do sol, por exemplo, você seria separado e esticado em um processo conhecido como espaguete, morrendo bem antes de atingir o horizonte de eventos.
No entanto, se você fosse cair em um buraco negro supermassivo de milhões a bilhões de vezes a massa do sol, você não "sentiria tais forças em um grau significativo", disse Loeb. Você não morreria de spaghettification antes de cruzar o horizonte de eventos (embora numerosos outros perigos em torno de um buraco negro possam matá-lo antes que você chegue a esse ponto).
Os buracos negros provavelmente giram porque as estrelas de onde eles geralmente se originam também giraram e porque a matéria que engoliram girou em espirais antes de cair. Descobertas recentes sugerem que os buracos negros podem girar a velocidades superiores a 90% da luz, disse Loeb.
Anteriormente, o modelo mais básico de buracos negros supunha que eles não giravam e, portanto, suas singularidades eram assumidas como pontos. Mas, como os buracos negros geralmente giram, os modelos atuais sugerem que suas singularidades são anéis infinitamente finos. Isso leva os horizontes de eventos dos buracos negros rotativos, também conhecidos como buracos negros de Kerr, a parecerem oblongos - esmagados nos pólos e inchados nos equadores.
O horizonte de eventos de um buraco negro rotativo separa-se em um horizonte externo e um horizonte interno. O horizonte de eventos externo de tal objeto age como um ponto sem retorno, exatamente como o horizonte de eventos de um buraco negro não rotativo. O horizonte de eventos internos de um buraco negro em rotação, também conhecido como horizonte de Cauchy, é mais estranho. Passado esse limiar, porque já não precede necessariamente o efeito, o passado já não determina necessariamente o futuro e a viagem no tempo pode ser possível. (Em um buraco negro não rotativo, também conhecido como buraco negro de Schwarzschild, os horizontes interno e externo coincidem.)
Um buraco negro girando também força o tecido do espaço-tempo ao redor dele a girar com ele, um fenômeno conhecido como arraste de quadro ou o efeito Lente-Lança. O arrastamento de quadros também é visto em torno de outros corpos massivos, incluindo a Terra.
O arrastamento de quadros cria um redemoinho cósmico conhecido como ergosfera, que ocorre fora do horizonte de eventos externo de um buraco negro em rotação. Qualquer objeto dentro da ergosfera é forçado a se mover na mesma direção em que o buraco negro está girando. A matéria que cai na ergosfera pode ter velocidade suficiente para escapar da força gravitacional do buraco negro, levando consigo a energia do buraco negro. Dessa maneira, os buracos negros podem ter efeitos poderosos em seus arredores.
A rotação também pode tornar os buracos negros mais eficazes na conversão de qualquer matéria que caia em energia. Um buraco negro não rotativo converteria cerca de 5,7% da massa de um objeto infalling em energia, seguindo a famosa equação E = mc ^ 2 de Einstein. Em contraste, um buraco negro rotativo poderia converter até 42% da massa de um objeto em energia, os cientistas determinaram
"Isso tem implicações importantes para os ambientes em torno dos buracos negros", disse Loeb. "A quantidade de energia dos buracos negros supermassivos nos centros de praticamente todas as grandes galáxias pode influenciar significativamente a evolução dessas galáxias."
Trabalhos recentes têm perturbado muito a visão convencional dos buracos negros. Em 2012, os físicos sugeriram que qualquer coisa que caísse em direção a um buraco negro poderia encontrar " firewalls " nas proximidades do horizonte de eventos que incinerariam qualquer problema. Isso ocorre porque quando as partículas colidem, elas podem se tornar invisivelmente conectadas através de um link chamado emaranhados, e os buracos negros poderiam quebrar tais elos, liberando incríveis quantidades de energia.
No entanto, outras pesquisas que buscam unir a relatividade geral , que pode explicar a natureza da gravidade, com a mecânica quântica, que pode descrever o comportamento de todas as partículas conhecidas, sugerem que firewalls podem não existir - porque os horizontes de eventos podem não existir. Alguns físicos sugerem que, em vez de abismos dos quais nada pode retornar, o que atualmente consideramos como buracos negros pode na verdade ser uma série de objetos semelhantes a buracos negros que não possuem horizontes de eventos, como os chamados fuzzballs, disse Loeb.
Imaginando as bordas dos buracos negros, o Telescópio Event Horizon pode ajudar os cientistas a analisar as formas e comportamentos dos horizontes de eventos.
"Podemos usar essas imagens para restringir qualquer teoria sobre a estrutura dos buracos negros", disse Loeb. "De fato, a especulação fuzzball - onde o horizonte de eventos não é um limite nítido, mas é um pouco confuso - poderia ser testada com imagens do Telescópio Event Horizon."
Fonte - LiveScience
Fonte - LiveScience
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