Novas ferramentas permitem visualizar distorção espaço-tempo

Colisão entre buracos negros pode produzir linhas apelidadas de "vortex", que com as linhas "tendex" descrevem as forças gravitacionais.

taniager

11 Abril 2011 | 14h46

Dois vortexes em forma de rosquinhas ejetados por um buraco negro pulsante. No centro, duas linhas de vortex (em vermelho e azul) anexadas ao buraco, serão ejetadas como um terceiro vortex em forma de rosca na próxima pulsação. Crédito: Caltech/Cornell SXS.

Dois vortexes em forma de rosquinhas ejetados por um buraco negro pulsante. No centro, duas linhas de vortex (em vermelho e azul) anexadas ao buraco, serão ejetadas como um terceiro vortex em forma de rosca na próxima pulsação. Crédito: Caltech/Cornell SXS.

Físicos conseguem desenvolver ferramentas que permitem aos estudiosos visualizarem a distorção do tempo-espaço causada pela colisão entre dois buracos negros. A inovação que combina teoria com simulação computacional poderia ajudar estudiosos a entender detalhes do que acontece durante o fenômeno.  O artigo intitulado “Frame-dragging vortexes and tidal tendexes attached to colliding black holes: Visualizing the curvature of spacetime” foi publicado no site Physical Review Letters hoje.

A equipe composta por físicos do Instituto Tecnológico da Universidade da Califórnia (Caltech), EUA, da Universidade de Cornell, EUA, e do Instituto Nacional para Física Teórica, África do Sul, apelidou as novas ferramentas conceituais de “linhas tendex e vortex”.

Ao aplicar as ferramentas, os cientistas descobriram que colisões entre buracos negros podem produzir linhas “vortex” – linhas em forma de rosquinhas que escapam da mistura entre os buracos negros, parecidas com anéis de fumaça. Os conjuntos de linhas “vortex” – chamados “vortexes” – formam uma espiral ao sair do buraco negro, como em um aspersor de água rotativo.

Estes são dois vortexes (vórtices) em forma de espiral (amarelos) de espaço em redemoinho sendo lançados para fora de um buraco negro, e as linhas de vortex (curvas vermelhas) que formam os vortexes. Crédito: Caltech/Cornell SXS.

Estes são dois vortexes (vórtices) em forma de espiral (amarelos) de espaço em redemoinho sendo lançados para fora de um buraco negro, e as linhas de vortex (curvas vermelhas) que formam os vortexes. Crédito: Caltech/Cornell SXS.

As linhas “tendex” e “vortex” descrevem as forças gravitacionais causadas pela distorção do espaço-tempo. São análogas às linhas de campo magnético e elétricas.

Segundo David Nichols, do Caltech, as linhas “tendex” descrevem a força de alongamento, ou distensão, que o espaço-tempo distorcido exerce sobre tudo o que está ao seu alcance. Por exemplo, elas saem da Lua e elevam as marés nos oceanos terrestres. O físico argumenta que a força das linhas “tendex” poderia dividir um astronauta em partes caso caísse em um buraco negro. Por outro lado, as linhas “vortex” torceriam o astronauta como torcemos uma toalha molhada.

Robert Owen, da Universidade de Cornell e autor do artigo, vai mais longe na explicação: quando muitas linhas “tendex” se juntam, criam uma região de distensão muito forte chamada região “tendex”.  Da mesma forma, um conjunto de linhas “vortex” cria uma região de redemoinho chamada “vortex” (vórtice). Tudo o que cair dentro de um “vortex” permanecerá girando.

A simulação mostrou aos estudiosos que a fusão de buracos negros em uma colisão cara-a-cara ejeta vários “vortexes” parecidos com regiões em forma de rosquinhas do espaço em redemoinho e ejeta “tendexes” como regiões em forma de rosquinhas do espaço distendido. Mas, se os buracos negros espiralam em torno um do outro antes de se fundir, seus “vortexes” e “tendexes” espiralam para fora do buraco fundido.

Em qualquer um dos casos, rosquinha ou espiral, os deslocamentos de “vortexes” e “tendexes” para o exterior se transformam em ondas gravitacionais possíveis de serem detectadas pelo LIGO (Caltech-led Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory).

Os cientistas agora esperam poder prever, com maior facilidade, as formas de ondas gravitacionais e também solucionar os mistérios por trás do “pontapé” gravitacional de um buraco negro fundido no centro de galáxia.