O que se pode aprender sobre buracos negros ao simulá-losaposta ganha forumum tanque d'água?:aposta ganha forum

No caso do vórticeaposta ganha forumum ralo, onde a água está girandoaposta ganha forumtorno dele, não há a rigor horizonteaposta ganha forumeventos e ergosfera, mas análogos dessas regiões. "Basicamente, à medida que nos aproximamos dele, primeiro encontramos o análogo da ergosfera, que é a região na qual as ondas na água são obrigadas a girar junto com o vórtice", diz Richartz. "Se nos aproximarmos mais ainda, encontramos o análogo do buraco negro e do horizonteaposta ganha forumeventos, que é a região da qual elas não conseguem mais escapar, sendo obrigadas a escoar pelo ralo."

'Intimidade' com objetos cósmicos

Mas o que se pode aprender sobre os buracos negros num tanqueaposta ganha forumágua? "Antesaposta ganha forummais nada, é preciso teraposta ganha forummente que não estamos trabalhando com um astro real. Portanto, por mais que observemos na água um fenômeno que também ocorre num desses objetos cósmicos, nunca poderemos dizer que detectamos tal fenômeno neles", afirma Richartz.

De acordo com o também físico Alberto Vazquez Saa, do Departamentoaposta ganha forumMatemática Aplicada, do Institutoaposta ganha forumMatemática Estatística e Ciência da Computação da Universidade Estadualaposta ganha forumCampinas (Unicamp), o que se pode aprender sobre buracos negros num tanqueaposta ganha forumágua são, basicamente, insights.

"Usamos os análogos para ganhar intimidade com esses objetos cósmicos, algo obviamente impossívelaposta ganha forumser feitoaposta ganha forumoutra maneira", explica. "Ninguém espera desprovar Einstein usando um tanqueaposta ganha forumágua. O que queremos é ganhar intuição, no entanto, para poder entender mais a fundo o buraco negro real e eventualmente provar ou desprovar algo sobre a Teoria da Relatividade."

Mesmo assim, o trabalhoaposta ganha forumSilke e seus colaboradores não resultou apenasaposta ganha foruminsights. Ele trouxe novos conhecimentos concretos sobre pelo menos dois fenômenos que ocorremaposta ganha forumburacos negros, a superradiância e o relaxamento. Sobre o primeiro, foi publicadoaposta ganha forumjunhoaposta ganha forum2017 um artigo científico na Nature Physics, que tem Richartz entre seus autores. De acordo com ele, a grande novidade da pesquisa é que foi a primeira vez que a superradiância foi detectadaaposta ganha forumlaboratório.

Tanque com corante verde

Para realizar os experimentos, os pesquisadores construíram um tanqueaposta ganha forumacrílico com 3 m x 1,5 m, o qual encheramaposta ganha forumágua misturada a um corante verde fluorescente. Para observar o movimento e as alterações na velocidade e tamanho das ondas, eles usaram uma câmera 3Daposta ganha forumalta resolução, que filmou os movimentos da água e vórtice no ralo. Os efeitos detectados foram pequenos, mas suficientes para que os cientistas pudessem imaginar o que ocorre com a luz ao redoraposta ganha forumum buraco negroaposta ganha forumrotação.

A superradiância é um fenômeno descobertoaposta ganha forum1971 pelo físico russo Yakov Borisovich Zeldovich - e que talvez ocorra nos buracos negros. Richartz explica que, na Terra, normalmente, quando uma onda -aposta ganha forumágua, por exemplo - interage com algum obstáculo, ela é parcialmente refletida e parcialmente transmitida. A energia carregada por ela é, após a interação com o obstáculo, dividida: parte fica com a refletida e parte fica com a transmitida.

Se o obstáculo for algo que gira, no entanto, (por exemplo, um cilindro ou uma esfera), é possível que a onda refletida tenha mais energia que a incidente. "Nesse caso, a (energia) extra que aparece na que se reflete vem da rotação do obstáculo", diz. "Por isso, no final do processo, ele passa a girar mais devagar, pois acabou transferindo parteaposta ganha forumsua energiaaposta ganha forumrotação para a onda. Chamamos esse fenômenoaposta ganha forumsuperradiância rotacional."

Em teoria, ela ocorre também para buracos negrosaposta ganha forumrotação, quando eles são atingidos por ondas gravitacionais ou eletromagnéticas. Nesse caso, eles também passariam a girar mais lentamente. "Até muito recentemente, a superradiância rotacional nunca havia sido observadaaposta ganha forumlaboratório", revela Richartz. "Nosso experimento teve como objetivo fazer a primeira detecção do fenômeno, e conseguimos isso."

'Corda esticada'

No caso do relaxamento, que rendeu artigo na Physical Review Letteraposta ganha forumagostoaposta ganha forum2018, Saa explica que é um termo genérico para descrever qualquer regime transiente (transitório). "É o casoaposta ganha forumuma corda esticada e paradinha, por exemplo", diz ele, que coordena o Projeto Temático "Física e geometria do espaço-tempo", da Fundaçãoaposta ganha forumAmparo à Pesquisa do Estadoaposta ganha forumSão Paulo (Fapesp), que financiou parte do trabalhoaposta ganha forumRichartz.

"Essa éaposta ganha forumsituaçãoaposta ganha forumequilíbrio. Quando alguém a dedilha, no entanto, ela começa a vibrar, e a vibração vai diminuindo até parar. Essas vibrações atenuadas são o regime transiente, o relaxamento da corda."

Em analogia, o buraco negro, ou o fluxo com vórtice, é a situaçãoaposta ganha forumrepouso. "Se forem perturbados um pouquinho, eles irão vibrar, mas com o tempo voltarão ao estadoaposta ganha forumequilíbrio", explica Saa. "Vórtices e buracos negros com rotação relaxam da mesma maneira. Por certo, com um sino também ocorre o mesmo, e seu som nada mais é do que energia emitida na faseaposta ganha forumrelaxamento."

Richartz explica o mesmo fenômeno com outras palavras. De acordo com ele, quando um buraco negro se forma, pela fusãoaposta ganha forumoutros dois ou pelo colapso gravitacionalaposta ganha forumuma estrela supermassiva, ele não estáaposta ganha forumequilíbrio. "Ele está deformado ou vibrando e possui mais energia do que deveria", diz. "Ela precisa ser eliminadaaposta ganha forumalguma forma. O relaxamento é o processo pelo qual libera essa energia extra até chegar a um estadoaposta ganha forumequilíbrio."

Ele também usa o sinoaposta ganha forumigreja como analogia. "Quando o tocamos, transferimos energia para ele e, assim, o tiramos do equilíbrio", explica Richartz. "Para voltar à situação anterior, que é seu estado natural, ele vibra e emite ondas sonoras cujas intensidades vão diminuindo com o passar do tempo, à medida que vai voltando ao repouso. No caso do buraco negro,aposta ganha forumvezaposta ganha forumser por meioaposta ganha forumondas sonoras, a energia é liberada por ondas gravitacionais."

No caso do vórticeaposta ganha forumum ralo a história do relaxamento para voltar ao equilíbrio é igual. A diferença é que a energia é liberada por meioaposta ganha forumondasaposta ganha forumáguaaposta ganha forumvezaposta ganha forumgravitacionais. "Em princípio, por meio delas é possível identificar completamente o buraco negro, ou seja, seu tamanho, massa e velocidadeaposta ganha forumrotação. No caso do vórtice, também podemos relacionar as oscilações da água emitidas com características dele, como, por exemplo, o tamanho do ralo e velocidade da água."

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