Nas proximidades dos buracos negros, o espaço é tão deformado que até mesmo os raios de luz podem se curvar em torno deles várias vezes.
Esse fenômeno pode nos permitir ver várias versões da mesma coisa. Embora isso já seja conhecido há décadas, só agora temos uma expressão matemática exata, graças a Albert Sneppen, aluno do Instituto Niels Bohr. O resultado, que é ainda mais útil em buracos negros realistas, acaba de ser publicado na revista Scientific Reports.
Você provavelmente já ouviu falar de buracos negros – os maravilhosos pedaços de gravidade dos quais nem mesmo a luz pode escapar. Você também pode ter ouvido que o próprio espaço e até mesmo o tempo se comportam estranhamente perto de buracos negros; o espaço está deformado.
Nas proximidades de um buraco negro, o espaço se curva tanto que os raios de luz são desviados, e a luz muito próxima pode ser desviada tanto que viaja várias vezes ao redor do buraco negro. Portanto, quando observamos uma galáxia de fundo distante (ou algum outro corpo celeste), podemos ter a sorte de ver a mesma imagem da galáxia várias vezes, embora cada vez mais distorcida.
Galáxias em várias versões
O mecanismo é mostrado na figura abaixo: Uma galáxia distante brilha em todas as direções – parte de sua luz chega perto do buraco negro e é levemente desviada; alguma luz chega ainda mais perto e contorna o buraco uma única vez antes de escapar para nós, e assim por diante. Olhando perto do buraco negro, vemos mais e mais versões da mesma galáxia, quanto mais perto da borda do buraco que estamos olhando.
Quanto mais perto do buraco negro você precisa olhar de uma imagem para ver a próxima? O resultado é conhecido há mais de 40 anos e é cerca de 500 vezes (para os aficionados da matemática, é mais precisamente a “função exponencial de dois pi”, escrita e2?).
Calculá-lo é tão complicado que, até recentemente, ainda não havíamos desenvolvido uma intuição matemática e física de por que esse fator é exatamente esse. Mas, usando alguns truques matemáticos inteligentes, o aluno de mestrado Albert Sneppen do Cosmic Dawn Center – um centro de pesquisa básica do Niels Bohr Institute e do DTU Space – agora conseguiu provar o porquê.
?Há algo fantasticamente belo em entender agora por que as imagens se repetem de maneira tão elegante. Além disso, oferece novas oportunidades para testar nossa compreensão da gravidade e dos buracos negros?, esclarece Albert Sneppen.
Provar algo matematicamente não é apenas satisfatório em si mesmo; na verdade, nos aproxima de uma compreensão desse fenômeno maravilhoso. O fator “500” decorre diretamente de como os buracos negros e a gravidade funcionam, então as repetições das imagens agora se tornam uma forma de examinar e testar a gravidade.
Buracos negros girando
Como um recurso completamente novo, o método de Sneppen também pode ser generalizado para se aplicar não apenas a buracos negros “triviais”, mas também a buracos negros que giram. O que, na verdade, todos eles fazem.
“Acontece que, quando ele gira muito rápido, você não precisa mais se aproximar do buraco negro por um fator 500, mas significativamente menos. Na verdade, cada imagem agora tem apenas 50, ou 5, ou mesmo reduzido a apenas 2 vezes mais perto da borda do buraco negro “, explica Albert Sneppen.
Ter que olhar 500 vezes mais perto do buraco negro para cada nova imagem, significa que as imagens são rapidamente “comprimidas” em uma imagem anular, como pode ser visto na figura à direita. Na prática, muitas imagens serão difíceis de observar. Mas quando os buracos negros giram, há mais espaço para as imagens “extras”, então podemos esperar confirmar a teoria observacionalmente em um futuro não muito distante. Desta forma, podemos aprender não apenas sobre os buracos negros, mas também sobre as galáxias por trás deles:
O tempo de viagem da luz aumenta, quanto mais vezes ela tem que contornar o buraco negro, então as imagens ficam cada vez mais “atrasadas”. Se, por exemplo, uma estrela explodir como uma supernova em uma galáxia de fundo, seria possível ver essa explosão repetidamente.
Publicado em 17/07/2021 07h51
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