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Análogo de Buraco Negro é Descoberto no Oceano Atlântico Sul

Vórtices no Atlântico Sul são matematicamente equivalentes a buracos negros, dizem os físicos, uma idéia que pode dar orígem a novas formas de entender como as correntes transportam petróleo e lixo nos oceanos

The Physics arXiv Blog 20/08/2013





Os buracos negros são regiões do espaço-tempo onde a gravidade é forte o suficiente para impedir que qualquer coisa escape, até mesmo a luz. Estes objetos estranhos foram descobertos no início do século 20 como soluções matemáticas para as equações da relatividade geral. (Não foi muito tempo depois que os astrônomos começaram a reunir evidência observacionais de sua existência.)

Uma das características curiosas da relatividade geral é que os mesmos cálculos surgem em várias outras situações. Nos últimos anos, por exemplo, os físicos descobriram como fazer capas de invisibilidade guiando a luz em torno de objetos usando metamateriais.

Os buracos negros orientam a luz, da mesma forma, dobrando tempo-espaço. Na verdade, a matemática que descrevem ambos os sistemas são formalmente equivalentes. Por isso, não deveria ser surpresa que os engenheiros utilizaram metamateriais para criar análogos de buracos negros que impedem a luz escapar.

Hoje, George Haller no Instituto Federal Suíço de Tecnologia, em Zurique e Francisco Beron-Vera, da Universidade de Miami, na Flórida descobriram outro análogo de buraco negro, desta vez no mundo da turbulência.

Os vórtices que podem se formar em águas turbulentas são uma cena familiar. Edgar Allan Poe descreveu um vórtice desse tipo em seu conto "Uma Queda no Maelstrom", que ele publicou em 1841:

"A borda do vórtice foi representada por uma larga faixa de spray brilhante, mas nenhuma partícula desta faica caiu na boca do terrível vórtice... "

Nesta passagem, Poe descreve uma das característica cruciais destes corpos de fluido giratório: que pode se pensar neles como ilhas coerentes num fluxo incoerente. Como tal, eles são essencialmente independentes do seu ambiente, rodeados por uma fronteira aparentemente impenetrável e com pouco, ou nenhum, do fluido de dentro deles vazando.

Se você está pensando que esta descrição tem uma semelhança passageira com um buraco negro, você está certo. Haller e Beron-Vera colocam essa semelhança em um fundamento formal descrevendo o comportamento dos vórtices em fluidos turbulentos usando a mesma matemática que descrevem os buracos negros.

Nesta imagem, a "larga faixa de spray brilhante" de Poe é exatamente análoga a uma esfera de fótons em torno de um buraco negro. Esta é uma superfície de luz que rodeia um buraco negro sem entrar nela.

Haller e Beron-Vera vão além para mostrar que cada borda de vórtice em um fluido turbulento contém uma singularidade, como um buraco negro astrofísico.

Isto tem implicações importantes para o estudo de fluidos e a identificação dos vórtices que são, sobremaneira, difíceis de definir e detectar. Neste caso, é simplesmente uma questão de olhar para a singularidade e o limite que a rodeia.

E isso é exatamente o que Haller e Beron-Vera fizeram no padrão de correntes do oeste do Oceano Índico e do Atlântico Sul. Um fenômeno bem conhecido nesta parte do mundo é chamado de vazamento da Agulhas que vem das correntes Agulhas do Oceano Índico. "No final do seu fluxo para o sul, esta corrente gira e volta para cima de si mesma, criando um laço que às vezes se apertam e liberam eddies (anéis das Agulhas) no Atlântico Sul", dizem eles.

Esses caras usaram imagens via satélite do Oceano Atlântico Sul, entre novembro de 2006 e fevereiro de 2007 para procurar vórtices utilizando um conjunto de passos computacionais simples que apontam análogos de buracos negros.

Neste período de três meses eles encontraram oito candidatos, dois dos quais acabaram por ser análogos de buracos negros contendo esferas de fótons. "Descobrimos faixas de material excepcionalmente coerentes no Atlântico Sul, cheias de análogos das esferas de fótons que ficam em torno dos buracos negros", concluem.

Esse é um resultado interessante que pode ter implicações significativas para a nossa compreensão do modo como as correntes oceânicas transportam material. Já que tudo o que entra nesses buracos negros não consegue sair, isso deve prender qualquer lixo, óleo ou até mesmo água, movendo-os de forma coerente por grandes distâncias. "Além da equivalência matemática, há também razões observacionais para ver redemoinhos ...coerentes como os buracos negros", dizem Haller e Beron-Vera.

O trabalho também levanta a possibilidade de que os análogos de buracos negros vão ocorrer em outras situações, tais como, em furacões e não apenas na Terra. Por esta forma de pensar, a Grande Mancha Vermelha de Júpiter pode muito bem ser o mais famoso buraco negro do Sistema Solar.

Ref: http://arxiv.org/abs/1308.2352: Vórtices Coerentes de Lagrange: Os Buracos Negros da Turbulencia

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