Um análogo da superradiância rotacional em buracos negros

Destaque em Física, semana de 26 de janeiro de 2017

destaque 26012017Estudar a física dos buracos negros é um dos maiores desafios experimentais que existem, em razão da impossibilidade de recriar o fenômeno astronômico em laboratório. Contudo, oportunidades interessantes aparecem por meio de análogos – arranjos experimentais que podem mostrar pelo menos alguns dos comportamentos esperados desses objetos.

Foi assim que um grupo português, britânico e brasileiro buscou investigar o fenômeno conhecido como superradiância rotacional, previsto teoricamente décadas atrás e o principal responsável por vários efeitos importantes na física desses estranhos objetos, cuja gravidade em suas imediações se torna tão intensa que nem a luz pode escalar deles.

A superradiância rotacional continua sem observação em laboratório, mas, em um artigo publicado no "Physical Review Letters" em 29 de dezembro de 2016 e que tem como primeiro autor Vitor Cardoso, do Instituto Superior Técnico da Universidade de Lisboa, os pesquisadores sugerem uma forma de criar o fenômeno de forma análoga em laboratório.

Eles investigaram matematicamente o comportamento de ondas sonoras e de superfície em fluidos numa bacia circular no centro da qual um cilindro em rotação é instalado. "Mostramos que com uma escolha apropriada do material do cilindro, as ondas superficiais e sonoras são amplificadas."

Os pesquisadores estudaram dois tipos de instabilidades, uma que surgem sempre que modos superradiantes estão confinados às proximidades do cilindro em rotação – que faz aí o papel do buraco negro, enquanto o fluido representa a matéria circundante – e outro que não depende de confinamento e que corresponde à excitação local do cilindro.

"Nossas descobertas são testáveis experimentalmente em laboratórios de fluidos existentes e, portanto, oferecem exploração experimental e comparação das instabilidades dinâmicas que emergem de camadas fronteiriças em rápida rotação em sistemas dinâmicos tanto fluidos como astrofísicos", escrevem os autores, que têm entre eles Mauricio Richartz, do Centro de Matemática, Computação e Cognição da Universidade Federal do ABC, em Santo André (SP).

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