A luz da galáxia de fundo circunda um buraco negro um número crescente de vezes, quanto mais perto passa do buraco, e, portanto, vemos a mesma galáxia em várias direções. Crédito:Peter Laursen
Nas proximidades de 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 seja conhecido há décadas, só agora temos um exato, expressão matemática, graças a Albert Sneppen, estudante do Instituto Niels Bohr. O resultado, que é ainda mais útil em buracos negros realistas, acaba de ser publicado no jornal Relatórios Científicos .
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 distante de fundo (ou algum outro corpo celeste), podemos ter a sorte de ver a mesma imagem da galáxia várias vezes, embora cada vez mais distorcido.
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 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 em matemática, é mais precisamente a "função exponencial de dois pi, "escrito e2π).
Um disco de gás brilhante entra no buraco negro "Gargantua" do filme Interestelar. Como o espaço se curva ao redor do buraco negro, é possível olhar ao redor de seu lado oposto e ver a parte do disco de gás que, de outra forma, estaria oculta pelo orifício. Nossa compreensão deste mecanismo foi agora aumentada pelo aluno de mestrado dinamarquês no NBI, Albert Sneppen. Crédito:interstellar.wiki/CC Licença BY-NC
Calcular isso é tão complicado que, até recentemente, ainda não havíamos desenvolvido uma intuição matemática e física de por que acontece ser esse fator exato. Mas usando algum inteligente, truques matemáticos, 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 bonito 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, "Albert Sneppen esclarece.
Provar algo matematicamente não é apenas satisfatório em si mesmo; na verdade, isso 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 totalmente novo, O método de Sneppen também pode ser generalizado para se aplicar não apenas a buracos negros "triviais", mas também para buracos negros que giram. Que, na verdade, todos eles fazem.
A situação vista "de frente", ou seja, como poderíamos realmente observá-lo da Terra. As imagens extras da galáxia tornam-se cada vez mais comprimidas e distorcidas, quanto mais perto olhamos para o buraco negro. Crédito:Peter Laursen
"Acontece que quando ele gira muito rápido, você não precisa mais se aproximar do buraco negro por um fator de 500, mas significativamente menos. Na verdade, cada imagem agora tem apenas 50, ou 5, ou até duas 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, as muitas imagens serão difíceis de observar. Mas quando os buracos negros giram, há mais espaço para as imagens "extras", portanto, podemos esperar confirmar a teoria observacionalmente em um futuro não muito distante. Desta maneira, podemos aprender não apenas sobre buracos negros, mas também as galáxias atrás deles:
O tempo de viagem da luz aumenta, quanto mais vezes ele tem que contornar o buraco negro, então as imagens ficam cada vez mais "atrasadas". Se, por exemplo, uma estrela explode como uma supernova em uma galáxia de fundo, seria capaz de ver essa explosão repetidamente.
Artigo de Albert Sneppen, apenas aceito para publicação em Relatórios Científicos , é intitulado "Reflexões divergentes ao redor da esfera de fótons de um buraco negro".
