domingo, 8 de abril de 2018

Buracos negros parte 3: Classificações

Introdução:

Como já mencionado anteriormente, buracos negros são regiões do espaço-tempo que apresentam campos gravitacionais tão fortes que nada, mesmo se deslocando à velocidade da luz, consegue escapar deles.
Estes corpos foram previstos pela teoria da relatividade de Albert Einstein, em 1915.
A existências destes objetos já foi considerada pela primeira vez no século 18 por John Michell e Pierre-Simon Laplace. Mas devido à falta de equipamentos na época, todos desistiram de realizar mais observações a procura destes corpos e não confirmaram sua existência.
Após a apresentação da teoria da Relatividade ao mundo, diversos cientistas apresentaram soluções para as equações de campo de Einstein, que descrevem objetos com altos campos gravitacionais e  com algumas propriedades físicas que são rotação, momentum angular e carga elétrica.

Imagem relacionada

      Fonte:https://revistagalileu.globo.com/Ciencia/noticia/2016/06/primeira-imagem-de-um-buraco-negro-ficara-pronta-em-2017.html

Buracos negros de Schwarschild:

São os buracos negros mais simples que se encontram na natureza porque eles não apresentam momentum angular, rotação e carga elétrica. Mas apresentam apenas sua massa. Eles são chamados assim porque a teoria que os descrevem foi desenvolvida primeiramente por Karl Schwarschild, no ano de 1916, poucos meses após Einstein ter apresentado sua teoria da relatividade ao mundo.

Buracos negros rotativos ou buracos negros de Kerr:

Os buracos negros rotativos são os mais comuns na natureza. Estes corpos também são conhecidos como buracos negros de Kerr porque a teoria que os descreve foi desenvolvida primeiramente pelo matemático neozelandês Roy Kerr no ano de 1963.
Estes buracos negros apresentam massa, rotação e, consequentemente, momentum angular.
Estas duas últimas propriedades existentes neles decorrem do fato de que as estrelas que os formaram apresentavam rotação. Quando essas colapsaram, o núcleo delas continuou a ter rotação e, por consequência, isso também aconteceu quando elas se tornaram buracos negros por meio da sua conservação do momentum angular. 
Esses corpos se dividem em várias partes que são:

Singularidade
Ponto no espaço-tempo no qual toda massa, relacionada com sua densidade e a sua curvatura do espaço-tempo,que está associado com o seu campo gravitacional, são infinitos. Os núcleos dos buracos negros são singularidades do espaço-tempo. Toda informação que cair na singularidade não poderá ser observada por quaisquer observadores externos e, por isso, não se poderá saber nada que acontecer a ela.

Horizonte de Eventos:
Como já mencionado em outras postagens, o horizontes de eventos é uma região dos buracos negros no qual a velocidade de escape é maior que a velocidade da luz. Nada consegue escapar desta região, pois tanto os fotóns quanto a matéria são puxadas para a singularidade do buraco negro e nunca mais conseguem escapar. Esta região é considerado por muitos o buraco negro em si.


Ergosfera:
Região fora do horizonte de eventos de um buraco negro onde o campo gravitacional gira juntamente com ele arrastando o espaço tempo ao seu redor. Devido a esse arrasto, qualquer corpo que se encontre na ergosfera não pode parecer estacionário em relação a um observador distante.
Seu nome foi proposto primeiramente por Remo Ruffini e Jonh Archbald Wheeler durante palestras de Les Houches no ano de 1971 e ele é derivado da palavra de origem latina "ergon" que significa trabalho. Ela recebeu esse nome porque teoricamente pode-se extrair massa e energia dela.
A ergosfera toca o horizonte de eventos nos polos de um buraco negro rotativo e ela se estende por um raio maior no equador.
Em buracos negros com uma baixa rotação na massa central, a ergosfera apresenta a forma de uma esfera oblato. Já nos buracos negros com alta rotação na massa central, ela apresenta um formato semelhante ao de uma abóbora.
Segundo a teoria da relatividade geral, todo corpo rotativo com massa provoca distorções no espaço-tempo. Esse fenômeno é conhecido como efeito Lense-Thirring.
Ela apresenta um formato oval devido a distorções no espaço-tempo provocadas pela rotação do próprio buraco negro. Seu raio equatorial máximo corresponde ao raio de Schwarschild. Já o seu raio polar mínimo é menor que metade do seu raio de Schwarschild.

Limite estático:
É a região que se encontra na superfície da ergosfera, onde as forças gravitacionais começam a influenciar o movimento dos objetos. Nesta região, nenhum objeto consegue se encontrar estacionário. Conforme a distância entre o objeto e o horizonte de eventos varie, a influência pode ser maior ou menor. 
Próximo ao horizonte de eventos, onde a velocidade de escape é maior que a velocidade da luz, a força gravitacional do buraco negro irá romper o objeto e depois irá atraí-lo para a singularidade. Quando se está longe do horizonte de eventos, os efeitos são inexistentes.


Resultado de imagem para buracos negros de kerr
Exemplo de buraco negro rotativo. Pode-se perceber que o espaço-tempo está sendo arrastado pela rotação do buraco negro.
    Fonte:http://www.if.ufrgs.br/~thaisa/buracos-negros/ 



Buracos negros de Kerr-Newman:

São buracos negros que apresentam massa, rotação, momentum angular e carga elétrica. A única diferença que apresentam em relação aos buracos negros rotativos é o fato de apresentarem cargas elétricas. Eles são conhecidos por esse nome porque a teoria que os descreve foi desenvolvida primeiramente pelo físico americano Ezra "Ted" Newman no ano de 1965, a partir da teoria descrita por Roy Kerr dois anos antes.
Esses tipos de buracos negros não são comuns na natureza porque a maioria dos buracos negros não se formam com uma carga elétrica significativa.

Referências:

6-https://arxiv.org/pdf/1307.2891.pdf
7-https://arxiv.org/pdf/1512.03818.pdf
8-http://davidstar.org/english/physics/relativity_quantum/Anti_gravity.htm
9-http://u2.lege.net/cetinbal/clasmecrelativity.htm
10-https://en.wikipedia.org/wiki/Kerr%E2%80%93Newman_metric
11-https://en.wikipedia.org/wiki/Black_hole
12-https://pt.wikipedia.org/wiki/Horizonte_de_eventos
13-https://en.wikipedia.org/wiki/Frame-dragging
14-http://astrophysicsformulas.com/astronomy-formulas-astrophysics-formulas/gravitational-radius/
15-http://www.astronomysource.com/tag/what-is-an-ergosphere/
16-http://astrophysicsformulas.com/astronomy-formulas-astrophysics%20formulas/event-horizon-of-a-black-hole/
17-http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/Relativ/blahol.html#c2
18-https://en.wikipedia.org/wiki/Surface_gravity
19-https://arxiv.org/pdf/1412.5432.pdf
20-http://www.hartmanhep.net/topics2015/2-bhthermo.pdf
21-https://arxiv.org/ftp/physics/papers/0608/0608080.pdf
22-https://arxiv.org/pdf/1103.0750.pdf
23-https://science.howstuffworks.com/dictionary/astronomy-terms/black-hole2.htm
24-https://link.springer.com/article/10.1023/A:1001908131543
25-https://astronomy.stackexchange.com/questions/23476/the-size-of-the-radius-of-the-event-horizon-of-a-black-hole-created-by-the-merge
26-https://arxiv.org/pdf/1306.1019.pdf
27-https://www.quora.com/Is-a-black-hole-tangible-What-exactly-is-the-event-horizon-What-is-escape-velocity
28-file:///C:/Users/Carol/Downloads/Definition-Rotary-Black-Holes-Kerr-15-04-10%20(1).pdf
29-http://citeseerx.ist.psu.edu/viewdoc/download?doi=10.1.1.741.2923&rep=rep1&type=pdf
30-http://nrumiano.free.fr/Estars/int_bh2.html
31-https://www.slideserve.com/iria/thermodynamics-of-kerr-ads-black-holes
32-https://www.emis.de/journals/LRG/Articles/lrr-2013-7/articlese6.html
33-http://iopscience.iop.org/article/10.1088/0004-637X/709/2/725/pdf
34-https://arxiv.org/pdf/1011.4127.pdf
35-https://science.howstuffworks.com/dictionary/astronomy-terms/black-hole1.htm
36-https://en.wikipedia.org/wiki/Ergosphere
37-http://astronomy-universo.blogspot.com.br/2010/02/singularidade-gravitacional.html
38-https://revistagalileu.globo.com/Ciencia/noticia/2016/06/primeira-imagem-de-um-buraco-negro-ficara-pronta-em-2017.html
39-http://www.if.ufrgs.br/~thaisa/buracos-negros/
40-https://arxiv.org/pdf/1507.06153.pdf
41-https://arxiv.org/abs/1602.03837
42-http://iopscience.iop.org/article/10.1088/1742-6596/716/1/012002/pdf
43-https://arxiv.org/pdf/1309.1606.pdf
44-http://faculty.washington.edu/goussiou/486_W15/Soberi_BlackHole.pdf
45-https://www.aanda.org/articles/aa/pdf/2013/04/aa19724-12.pdf

Nenhum comentário:

Postar um comentário