Físicos estudam buracos negros na banheira Redação do Site Inovação Tecnológica -

Físicos estudam buracos negros na banheira

Redação do Site Inovação Tecnológica -  16/06/2017

O vórtice na água funciona como um análogo de um buraco negro.[Imagem: University of Nottingham]

Buraco negro na banheira

Na busca de compreender a verdadeira anatomia de um buraco negro, uma equipe da Universidade de Nottingham, no Reino Unido, adotou um enfoque inusitado.

Eles criaram uma banheira especial para estudar buracos negros.

E parece ter dado certo, porque eles conseguiram comprovar um fenômeno conhecido como superradiância.

"Esta pesquisa tem sido particularmente empolgante de se trabalhar, já que juntou a experiência de físicos, engenheiros e técnicos para alcançar nosso objetivo comum de simular as condições de um buraco negro e provar que a superradiância existe. Acreditamos que nossos resultados motivarão mais pesquisas sobre a observação da superradiância na astrofísica," disse a professora Silke Weinfurtner, coordenadora da equipe.

Foi necessário experimentar com ondas de várias frequências até que a superradiância se manifestasse. [Imagem: Theo Torres et al. - 10.1038/nphys4151]

Superradiância

O experimento na banheira baseou-se na teoria de que uma área imediatamente fora do horizonte de eventos de um buraco negro rotativo - o ponto gravitacional de não-retorno de um buraco negro - será arrastada pela rotação.

Isso implica que qualquer onda que entrar nesta região, mas não avançar além do horizonte do eventos, deverá ser desviada e sair com mais energia do que quando entrou - este é o efeito conhecido como superradiação, ou superradiância.

Em outros termos, a superradiância representa extração de energia de um buraco negro rotativo, sendo um precursor da radiação Hawking - uma versão quântica da superradiação do buraco negro.

A equipe, prestes a mergulhar em sua banheira em busca dos segredos dos buracos negros. [Imagem: University of Nottingham]

E a banheira?

Como não dá para estudar um buraco negro diretamente, os físicos precisam ser criativos. A equipe bolou então um "análogo", um fenômeno que lembra o objeto a ser estudado.

Neste caso, eles usaram o redemoinho que se forma quando a água de uma banheira escoa rapidamente pelo ralo.

A "banheira-negra" tem 3 metros de comprimento, 1,5 metro de largura e 50 centímetros de profundidade. Para fazer experimentos continuamente, a água é recirculada por um circuito fechado, garantindo que o redemoinho possa ser observado cuidadosamente.

A equipe foi então variando a frequência das ondas geradas até que o fenômeno da superradiância se manifestasse, o que pode ser verificado usado um aparato óptico especial, que a equipe chama de "sensor 3D da interface ar-fluido".

E as curiosidades do experimento não param na banheira: para medir o campo de fluxo - a velocidade com que o análogo do buraco negro gira - a equipe usou pequenos pontos furados em papel branco por uma máquina de costura caseira, apenas modificada ligeiramente para espetar a agulha nos pontos certos do papel.

Bibliografia:

Rotational superradiant scattering in a vortex flow
Theo Torres, Sam Patrick, Antonin Coutant, Maurício Richartz, Edmund W. Tedford, Silke Weinfurtner
Nature Physics
DOI: 10.1038/nphys4151