p Uma questão em aberto entre a comunidade da física é se os buracos negros podem ser deformados de forma maré por um campo gravitacional externo. Se isso fosse confirmado como verdade, pode ter implicações importantes para muitas áreas da física, incluindo física fundamental, astrofísica e astronomia de ondas gravitacionais. p Pesquisadores do Observatoire de Paris- CNRS e do Centro Brasileiro de Pesquisas Fisicas (CBPF) realizaram recentemente um estudo investigando a deformabilidade das marés de buracos negros sob uma superfície externa, campo gravitacional estático. Seu papel, publicado em Cartas de revisão física , sugere que em tal campo, buracos negros giratórios geralmente podem se deformar.

p "A ideia para este trabalho surgiu em parte de algumas palestras durante a Conferência Internacional sobre Relatividade Geral e Gravitação (GR22) em 2019, "Marc Casals, um dos pesquisadores que realizou o estudo, disse a Phys.org. "Durante essas conversas, os palestrantes discutiram a deformabilidade das estrelas de nêutrons devido a um campo de maré gravitacional externo. Eles também mencionaram que, ao contrário das estrelas de nêutrons, a deformabilidade de maré (estática) de buracos negros não rotativos é zero, como mostrado por vários estudos. Este resultado imediatamente levantou a questão de saber se a deformabilidade de maré (estática) de buracos negros em rotação também é zero. "

p A deformabilidade de buracos negros em rotação sob um campo gravitacional estático já havia sido investigada por uma equipe de pesquisadores da Universidade Sapienza de Roma. Em um artigo publicado em 2015, esses pesquisadores mostraram que quando o campo de marés estático é simétrico em relação ao eixo de rotação de um buraco negro, a deformabilidade do buraco negro é zero.

p Em seu estudo, Casals e seu colega Alexandre Le Tiec queriam investigar a deformabilidade de buracos negros em rotação quando o campo de marés aplicado a eles é arbitrário (ou seja, não necessariamente axi-simétrica). Esta é uma questão particularmente importante, como acredita-se que todos os buracos negros astrofísicos estão girando; portanto, quaisquer campos de maré externos normalmente não seriam axissimétricos.

p "Artigos anteriores nos deram algumas pistas sobre quais métodos usar, "Casals explicou." Um deles era uma técnica matemática específica:deixar o chamado índice multipolar assumir temporariamente os números reais, ao passo que seus valores físicos se destinam a ser números puramente inteiros (por exemplo, 2, 3, 4, ...). "

p A técnica matemática usada por Casals e Le Tiec pode ser usada para separar a deformação da maré de um buraco negro do campo de maré externo que o causou, para definir o índice multipolar como um número inteiro físico. Apesar de suas vantagens, Contudo, esta técnica é provavelmente difícil de usar diretamente em equações que são satisfeitas pelo próprio campo gravitacional.

p "Em vez de, nós o aplicamos primeiro a outra quantidade, que envolve derivados do campo gravitacional (essencialmente mede a curvatura do espaço-tempo) e, crucialmente, satisfaz uma equação mais simples que foi derivada em um artigo anterior de S. Teukolsky, "Disse Casals." Desta quantidade, podemos então obter o campo gravitacional. "

p A medição de um campo gravitacional depende de quem é seu 'observador', ou, em termos matemáticos, no sistema de coordenadas. Portanto, como uma etapa final, Casals e Le Tiec construíram quantidades que são independentes do observador (ou coordenadas), para que eles pudessem identificar a deformabilidade de maré de buracos negros em rotação de uma forma que fosse verdadeiramente significativa.

p "Essas quantidades independentes do observador são os chamados momentos multipolares de Geroch-Hansen, com o nome dos autores que os criaram (ou seja, R. P. Geroch em 1970 e R.O. Hansen em 1974), "Disse Casals.

p Geral, os cálculos realizados por esta equipe de pesquisadores mostram que buracos negros em rotação se deformam genericamente sob um campo gravitacional externo e estático. Este resultado está em forte contraste com as descobertas de estudos anteriores relacionados a buracos negros não rotativos ou buracos negros rotativos com um campo de maré axi-simétrico.

p "Calculamos essa deformação explicitamente para o caso de um campo de maré fraco com índice multipolar igual a 2 e para a rotação de um pequeno buraco negro, "Disse Casals." Além disso, associamos essa deformação de maré ao efeito previamente conhecido do torque de maré; uma mudança no momento angular do buraco negro devido ao campo de marés. "

p As descobertas reunidas por Casals e Le Tiec podem abrir caminho para mais estudos que investiguem a deformabilidade de buracos negros giratórios sob um campo de marés estático. Em seu jornal, os pesquisadores também especulam sobre a possibilidade de que tal deformação de maré possa ser observada dentro das ondas gravitacionais que devem ser detectadas pela missão Laser Interferometer Space Antenna (LISA), que está planejado para 2034.

p "Nossa pesquisa pode naturalmente ser estendida em várias direções, "Alexandre Le Tiec disse ao Phys.org." Nós poderíamos, por exemplo, investigar a deformabilidade de maré de buracos negros giratórios:(i) para índice multipolar maior que 2; (ii) para grande rotação de buraco negro; ou (iii) para um campo de marés forte. Também seria interessante explorar a ligação precisa entre a deformabilidade das marés, o aquecimento das marés e a viscosidade diferente de zero do horizonte de eventos dos buracos negros dentro do chamado paradigma da membrana. " p © 2021 Science X Network