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Buracos negros podem ter vários vórtices em suas superfícies

Um estudo teórico propõe que buracos negros em rotação podem apresentar estruturas de vórtice, que por sua vez poderiam ser os responsáveis por campos magnéticos gigantes observados em galáxias.

Publicado por pesquisadores da Ludwig-Maximilians-Universität e Max-Planck-Institut für Physik, o estudo explora as possibilidades físicas em buracos negros considerando os grávitons — partículas hipotéticas responsáveis pela gravidade ao nível quântico.

A teoria aceita atualmente descreve buracos negros como objetos que possuem apenas três propriedades: massa, rotação e carga elétrica. Essa é a definição “clássica”, que não considera propriedades quânticas devido à falta de compreensão sobre a gravidade em escala sub-atômica.

Recentemente, estudos demonstraram como os buracos negros poderiam se comportar com os grávitons na forma de condensado de Bose-Einstein, uma fase da matéria formada por bósons a uma temperatura muito próxima do zero absoluto.

Se os grávitons realmente existirem, eles são partículas elementares portadores de uma das forças da natureza (a gravidade). Isso significa que seriam bósons, e, portanto, poderiam existir como condensados de Bose-Einstein. Isso permitira que os efeitos quânticos sejam observados em escala macroscópica.

Esboço de um buraco negro com estrutura de vórtices; as cores indicam as duas orientações possíveis, com as linhas de campo magnético aprisionadas associadas a cada uma delas em preto (Imagem: Reprodução/Dvali et al.)
Esboço de um buraco negro com estrutura de vórtices; as cores indicam as duas orientações possíveis, com as linhas de campo magnético aprisionadas associadas a cada uma delas em preto (Imagem: Reprodução/Dvali et al.)

Mais estudos são necessários

Embora os estudos anteriores tenham explorado modelos quânticos de buracos negros com base em condensados de Bose-Einstein ​​de grávitons, “os buracos negros em rotação não foram estudados minuciosamente dentro desta estrutura”, disse Florian Kühnel, um dos envolvidos na nova pesquisa.

Kühnel explica que “como os condensados ​​rotativos de Bose-Einstein foram submetidos a intensos estudos em laboratórios, sabe-se que eles admitem estrutura de vórtice se girarem suficientemente rápido”. Assim, a equipe decidiu “procurar essas estruturas também em modelos de buracos negros em rotação”.

O que eles descobriram é que, teoricamente, um buraco negro com rotação extrema poderia ser descrito como um condensado de graviton com vorticidade. Além disso, em determinadas condições, um vórtice geral de buraco negro pode aprisionar um fluxo magnético. Isso criaria assinaturas potencialmente observáveis.

Assim, os autores argumentam que a vorticidade poderia ser a quarta propriedade dos buracos negros (junto da massa, rotação, e carga elétrica), ao menos hipoteticamente, já que grávitons ainda não foram observados em experimentos ou na matéria existente.

Embora sejam puramente teórica, as estruturas de vórtice dos buracos negros poderiam abrir as portas de muitas possibilidades fascinantes, como novas implicações para a radiação Hawking e o estudo das origens dos campos magnéticos gigantescos em núcleos galácticos ativos.

O artigo foi publicado na Physical Review Letters.

Fonte: Canaltech

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