na busca dos buracos negros

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Redação do Site Inovação Tecnológica - 18/02/2011

A seção retangular dessa imagem mostra a variação de fase da luz gerada na vizinhança de um buraco negro rotativo, também conhecido como quasar. O formato em parafuso é uma representação da luz com momento angular orbital.[Imagem: Nature Physics]

Faz muito pouco tempo que os cientistas descobriram que a luz pode ser torcida até produzir uma onda em formato de parafuso.

Isso, contudo, parece ser algo natural para a luz que passa nas proximidades de um buraco negro.

Esta é a conclusão de simulações feitas por uma equipe de físicos da Itália e da Suécia.

Momento angular orbital

Tudo acontece nas vizinhanças de buracos negros que giram em alta velocidade - aparentemente o tipo mais comum de buraco negro no Universo.

Ao redor desses corpos ultradensos, o espaço-tempo se contorce, segundo a Teoria da Relatividade.

Quando a luz entra nessa região, concluem os cientistas, suas ondas normalmente planas também se torcem, assumindo um formato de parafuso, com uma alteração em uma propriedade chamada momento angular orbital.

E essa propriedade pode ser medida com os equipamentos adequados - sua medição se tornaria então a primeira técnica capaz de detectar diretamente um buraco negro.

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O estudo tem um impacto direto sobre duas áreas que desafiam os cientistas e que cativam o imaginário popular: os próprios buracos negros e a Teoria da Relatividade.

Detectando buracos negros

Ainda que sua existência seja largamente aceita pela comunidade científica, um buraco negro nunca foi observado diretamente. Os astrofísicos os estudam observando a rotação de discos de matéria ao seu redor.

Embora absorvam qualquer coisa que cruze seu horizonte de eventos, inclusive a luz, acredita-se que os buracos negros emitam um tênue jato de fótons, conhecido como radiação de Hawking. Mas essa radiação é tão fraca que é mascarada pela radiação cósmica de fundo do Universo, não podendo ser detectada com os meios conhecidos até agora.

Esta região do céu mostra o que seria observado com um telescópio se o eixo de rotação do buraco negro estiver inclinado em um ângulo de 45 graus em relação ao observador. [Imagem: Nature Physics]

Mas a variação no momento angular orbital pode se tornar uma ferramenta precisa o suficiente para filtrar a radiação de Hawking e detectar diretamente um buraco negro.

Isto poderia ser feito por futuros telescópios, equipados com sensores capazes de detectar a variação nessa propriedade da luz, medindo sua fase - o quanto ela está torcida.

Testando a Teoria da Relatividade

A proposta fornece também um método para testar diretamente a Teoria da Relatividade.

Se a variação no momento angular orbital da luz for de fato detectado, isso significará que a teoria de Einstein está prevendo corretamente o que acontece ao redor de um corpo super maciço como um buraco negro.

Se os dados não concordarem com isto, pode ser que a Teoria da Relatividade não seja assim tão ampla e não esteja contando a história toda sobre o espaço-tempo.

E não será preciso esperar tanto para checar essa possibilidade. Os cientistas propõem que isto poderá ser feito com radiotelescópios, incluindo o Very Long Baseline Array (VLBA), um sistema de dez radiotelescópios distribuídos do Havaí ao Caribe.

Bibliografia:

Twisting of light around rotating black holes
Fabrizio Tamburini, Bo Thidé, Gabriel Molina-Terriza, Gabriele Anzolin
Nature Physics
13 February 2011
Vol.: Published online
DOI: 10.1038/nphys1907