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    Buracos negros quase extremos que tentam crescer o cabelo tornam-se carecas novamente

    A concepção de um artista de um buraco negro giratório com fluxo de acreção e um jato. Crédito:NASA / JPL-Caltech

    Os buracos negros "não têm cabelo":nenhum atributo que possa ser usado para diferenciá-los. Buracos negros extremos (girando na taxa máxima permitida) podem ter uma propriedade adicional, cabelo permanente feito de um campo escalar sem massa. Buracos negros quase extremos (como Gargantua, o buraco negro apresentado no filme "Interestelar") tem cabelo que é um fenômeno transitório:buracos negros quase extremos que tentam crescer o cabelo irão perdê-lo e ficar careca novamente.

    Os buracos negros da teoria da relatividade de Einstein podem ser completamente descritos por apenas três parâmetros:sua massa, momento angular de rotação, e carga elétrica. Uma vez que dois buracos negros que compartilham esses parâmetros não podem ser distinguidos, independentemente de como foram feitos, buracos negros "não têm cabelo" - eles não têm atributos adicionais que possam ser usados ​​para diferenciá-los.

    No início da década de 1970, o falecido Jacob Bekenstein forneceu uma prova para a inexistência de cabelos feitos de campos escalares, dado um conjunto de suposições sobre as propriedades dos últimos. O pesquisador Lior Burko da Theiss Research disse:"Desde a prova de Bekenstein, vários artigos encontraram exemplos para cabelo escalar, e todos esses exemplos violam uma ou outra das suposições feitas por Bekenstein. Mas em todos os casos, o cabelo era feito do próprio campo escalar. "

    Recentemente, foi mostrado que buracos negros que são carregados pela carga elétrica máxima possível ("buracos negros extremos") podem ter uma propriedade adicional, cabelo permanente que é feito de um campo escalar sem massa, e que esse cabelo recém-descoberto pode ser observado de uma grande distância. "Um cabelo escalar sem massa não viola nenhuma das suposições subjacentes à prova de Bekenstein. Foi uma grande surpresa para mim quando este novo cabelo foi encontrado por Angelopoulos, Aretakis, e Gajic, então, eu queria examiná-lo com mais detalhes. É cabelo em um sentido diferente dos tipos de cabelo encontrados antes. Não é o campo escalar em si, mas uma certa integral em uma derivada do campo escalar que deve ser calculada na superfície do buraco negro, em seu horizonte de eventos, "disse Burko.

    O novo cabelo pode ser observado a grande distância, calculando uma quantidade diferente lá. “A medição a grande distância que Angelopoulos, Aretakis, e Gajic encontrado é estritamente falando preciso apenas em um tempo infinitamente tardio, "acrescentou Burko." Estes seriam observadores que estão muito distantes do buraco negro, e quem faz as medições no futuro infinito. Queríamos ver o que acontece em tempos tardios, mas finitos, para ver a dependência da medição com o tempo e como ela se aproxima de seu valor assintótico. Outra coisa especial sobre esse novo cabelo é que ele se aplica apenas a buracos negros exatamente extremos, e queríamos entender o que acontece quando o buraco negro é quase extremo, mas não exatamente extremo. "

    Burko e seus colegas Gaurav Khanna da Universidade de Massachusetts Dartmouth e seu ex-aluno Subir Sabharwal, atualmente com o Grupo Eastamore, mostrado em um artigo publicado recentemente em Pesquisa de revisão física que as medições de uma grande distância estão se aproximando do valor do cabelo, com a diferença entre eles decaindo com o tempo inverso. Mas então eles foram além do modelo original usado por Angelopoulos, Aretakis, e Gajic, e generalizou o cabelo para buracos negros que giram na taxa de rotação máxima possível ou apenas perto dela.

    "Além de um valor máximo de carga, também há um limite para a velocidade de rotação de um buraco negro. Os buracos negros que giram na taxa máxima permitida são, portanto, também chamados de buracos negros extremos. Descrevemos buracos negros de carga máxima e de rotação máxima com o nome de buracos negros extremos, pois existem muitas semelhanças entre os dois. O novo cabelo foi originalmente encontrado para um modelo de brinquedo muito útil para buracos negros, especificamente buracos negros que são esfericamente simétricos e eletricamente carregados. Mas os buracos negros na realidade não são nenhum dos dois. Em vez de, queríamos descobrir se esse cabelo também pode ser encontrado em buracos negros giratórios, "disse Burko." No filme 'Interestelar', o buraco negro monstro é quase extremo. Queríamos ver se Gargantua tem cabelo. "

    A equipe usou simulações numéricas muito intensas para gerar seus resultados. As simulações envolveram o uso de dezenas de unidades de processamento gráfico (GPUs) da Nvidia com mais de 5, 000 núcleos cada, em paralelo. "Cada uma dessas GPUs pode realizar até 7 trilhões de cálculos por segundo; no entanto, mesmo com essa capacidade computacional, as simulações levaram muitas semanas para serem concluídas ", disse Khanna.

    A equipe mostrou que, para buracos negros giratórios quase extremos, o cabelo é um comportamento temporário. Em tempos intermediários, buracos negros quase extremos se comportam como buracos negros extremos, mas às vezes eles se comportam como normais, buracos negros não extremos. "Buracos negros quase extremos podem fingir que são extremos por apenas um certo tempo. Mas, eventualmente, sua não-extremaidade se torna manifesta, Burko resumiu. "Burko negros quase extremos que tentam regenerar o cabelo irão perdê-lo e tornar-se careca novamente." A equipe também discute as características de observação, por exemplo., com observatórios de ondas gravitacionais, como LIGO / VIRGO ou LISA, da detecção de buracos negros quase extremos.


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