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| Estes são vórtices em formato de anel ejetados por um buraco negro estelar, pulsante. No centro há duas linhas vortex vermelhas e duas azuis ligadas ao buraco, que serão ejetadas como um terceiro vórtex em formato de anel na próximo pulsação do buraco negro.[Imagem: The Caltech/Cornell SXS Collaboration] |
Quando dois buracos negros colidem, o espaço-tempo ao redor ondula como o mar durante uma tempestade.
Essa deformação do espaço e do tempo é tão complicada que os físicos não têm sido capazes de compreender em detalhes o que realmente acontece lá.
Pelo menos não até agora.
Deformação do espaço-tempo
"Nós descobrimos uma forma de visualizar o espaço-tempo deformado como nunca antes tinha sido possível," conta Kip Thorne, físico do Instituto de Tecnologia da Califórnia (Caltech), nos Estados Unidos.
Combinando teoria com simulações de computador, Thorne e seus colegas desenvolveram ferramentas conceituais que eles apelidaram de linhas tendex e linhas vortex.
As linhas tendex e vortex descrevem as forças gravitacionais geradas pelo espaço-tempo deformado - elas são análogas às linhas dos campos elétrico e magnético, que descrevem as forças elétricas e magnéticas.
Usando suas novas ferramentas, eles descobriram que as colisões de buracos negros podem produzir linhas de vórtices que formam um padrão em forma de anel, espalhando-se a partir do novo buraco negro formado pela fusão, parecidos como anéis de fumaça.
Os pesquisadores também descobriram que esses feixes de linhas vórtex podem espiralar do buraco negro como a água que sai de um aspersor rotativo usado na irrigação de jardins.
Linhas tendex e linhas vortex
As linhas tendex descrevem a força de estiramento que o espaço-tempo deformado exerce sobre tudo o que encontra em seu caminho.
"As linhas tendex que saem da Lua levantam as marés nos oceanos da Terra," explica David Nichols, coautor da pesquisa e quem cunhou o termo "tendex".
Uma linha tendex irá rasgar qualquer coisa que se aproxime de um buraco negro.
As linhas vortex, ou vórtex, por outro lado, descrevem a torção do espaço - imagine uma toalha caindo aberta em um buraco negro: as linhas vórtex a farão torcer, como quando alguém torce uma toalha para lhe retirar o excesso de água.
Quando se agrupam muitas linhas tendex, elas criam uma região de forte alongamento, chamado tendex. Da mesma forma, um feixe de linhas vortex cria uma região que gira no espaço, chamado vórtice.
Ferramentas para a relatividade
O conceito de linhas tendex e linhas vortex representa uma maneira nova e interessante para entender os buracos negros, a gravidade e a natureza do Universo.
"Usando essas ferramentas, nós podemos agora interpretar muito melhor a enorme quantidade de dados que são produzidos em nossas simulações de computador," diz o Dr. Mark Scheel, responsável pelas simulações.
Os novos conceitos podem explicar, por exemplo, as diferenças nas ondas gravitacionais geradas quando os buracos negros colidem sob diferentes ângulos.
Há vários experimentos em andamento e projetados que tentam detectar ondas gravitacionais, e o novo aparato teórico pode ser útil para que os cientistas entendam exatamente o que eles estão detectando.
Na verdade, segundo eles, o conceito de linhas tendex e vortex deverá se tornar uma ferramenta padrão em todos os estudos no campo da relatividade.
Bibliografia:
Frame-dragging vortexes and tidal tendexes attached to colliding black holes: Visualizing the curvature of spacetime.
Robert Owen, Jeandrew Brink, Yanbei Chen, Jeffrey D. Kaplan, Geoffrey Lovelace, Keith D. Matthews, David A. Nichols, Mark A. Scheel, Fan Zhang, Aaron Zimmerman, Kip S. Thorne
Physical Review Letters
April 11, 2011
Vol.: 106, 151101
DOI: 10.1103/PhysRevLett.106.151101
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