Quando um objeto astrofísico maciço, como uma estrela bóson ou buraco negro, gira, pode fazer com que o espaço-tempo circundante gire junto com ele devido ao efeito de arrastar do quadro. Em um novo jornal, os físicos mostraram que uma partícula com as propriedades certas pode ficar perfeitamente imóvel em um espaço-tempo rotativo se ocupar uma "órbita estática" - um anel de pontos localizado a uma distância crítica do centro do espaço-tempo rotativo.

Os físicos, Lucas G. Collodel, Burkhard Kleihaus, e Jutta Kunz, na Universidade de Oldenburg na Alemanha, publicaram um artigo no qual propõem a existência de órbitas estáticas em espaços-tempos rotativos em uma edição recente da Cartas de revisão física .

"Nosso trabalho apresenta com extrema simplicidade uma característica há muito ignorada de certos espaços-tempos que é bastante contra-intuitivo, "Collodel disse Phys.org . "A relatividade geral existe há pouco mais de cem anos e nunca deixa de surpreender, e explorar as maneiras pelas quais diferentes distribuições de energia podem distorcer a geometria do espaço-tempo de uma forma não trivial é a chave para uma compreensão mais profunda. "

Em seu jornal, os físicos identificam dois critérios para uma partícula permanecer em repouso em relação a um observador estático em um espaço-tempo rotativo. Primeiro, o momento angular da partícula (basicamente sua própria rotação) deve ter o valor correto para que cancele perfeitamente a rotação devido ao arrasto do quadro. Segundo, a partícula deve estar localizada precisamente na órbita estática, um anel em torno do centro do espaço-tempo rotativo no qual a partícula não é puxada em direção ao centro nem afastada.

Um ponto chave é que nem todos os objetos astrofísicos com espaços-tempos rotativos têm órbitas estáticas, que no futuro pode ajudar os pesquisadores a distinguir entre diferentes tipos de objetos astrofísicos. Como explicam os físicos, a fim de ter uma órbita estática, a métrica de um espaço-tempo rotativo (basicamente a função que descreve os espaços-tempos na relatividade geral) deve ter um mínimo local, que corresponde à distância crítica em que a órbita estática está localizada. Num sentido, uma partícula pode então ser "presa" em repouso neste mínimo local.

Os físicos identificam vários objetos astrofísicos que têm órbitas estáticas, incluindo estrelas bóson (estrelas hipotéticas feitas de matéria bosônica que, como buracos negros, tem imensa gravidade, mas não emite luz), buracos de minhoca, e buracos negros cabeludos (buracos negros com propriedades únicas, como custo adicional). Por outro lado, Os buracos negros Kerr (considerado o tipo mais comum de buraco negro) não têm métricas com mínimos locais, e, portanto, não têm órbitas estáticas. Portanto, a evidência de uma órbita estática pode fornecer uma maneira de distinguir entre os buracos negros de Kerr e alguns dos objetos menos comuns com órbitas estáticas.

Embora os físicos reconheçam que pode ser improvável que uma partícula com o momento angular certo exista no lugar certo para permanecer em repouso em um espaço-tempo em rotação, ainda pode ser possível detectar a existência de órbitas estáticas devido ao que acontece nas proximidades. Prevê-se que as partículas inicialmente em repouso perto das órbitas estáticas se movam mais lentamente do que aquelas localizadas mais longe. Portanto, mesmo que os pesquisadores nunca observem uma partícula parada, eles podem observar partículas em movimento lento nas proximidades, indicando a existência de uma órbita estática próxima.

"Reconhecer a existência do anel estático nos ajuda a apreciar melhor o que planejar e esperar de observações futuras, "Disse Collodel." Por exemplo, podemos procurar o anel para identificar possíveis objetos exóticos, como a estrela bóson, ou mesmo assegurar com confiança (ao observar o anel) que um AGN [núcleo galáctico ativo] não é alimentado por um buraco negro de Kerr. No futuro, planejamos investigar como a presença do anel pode afetar os discos de acreção, que são muito mais fáceis de observar neste estágio, e se pudesse proteger alguns objetos da matéria em queda. "

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