Um grupo de astrônomos desenvolveu uma equação matemática que pode finalmente descrever como os buracos negros refletem nosso Universo. Até então, para observar isso, os pesquisadores olhavam 500 vezes mais perto da borda desses objetos ou utilizavam a função exponencial de dois pi, e2π. No entanto, era difícil descrever matematicamente porque isso acontecia.
A solução matemática para explicar o fenômeno foi elaborada por Albert Sneppen, estudante de física do Instituto Niels Bohr, na Dinamarca, em julho de 2021, em uma pesquisa publicada na revista Scientific Reports. A descoberta permitiu que cientistas tivessem uma nova ferramentas em potencial para observar o ambiente gravitacional em torno dos buracos negros.
Há algo de fantasticamente belo em entender agora por que as imagens se repetem de maneira tão elegante. Além disso, oferece novas oportunidades para testar nossa compreensão da gravidade e dos buracos negros.
Força gravitacional de um buraco negro
Os buracos negros são conhecidos por sua enorme força gravitacional, da onde nem mesmo a luz consegue escapar até determinado raio conhecido como horizonte de eventos. No entanto, fora desse limite, seu campo gravitacional ainda é incrivelmente poderoso, ao ponto de curvar circularmente o espaço-tempo ao redor.
Qualquer fóton que adentre esse espaço, será forçado a seguir essa curvatura antes de cair no buraco negro ou conseguir escapar para o espaço. Assim, no limite do horizonte de eventos é possível ver um anel de fótons responsável por distorcer o caminho da luz, quando visto sob nossa perspectiva.
Esse fenômeno, conhecido como lente gravitacional, possibilita que a luz de objetos distantes ao fundo do buraco negro possa ser ampliada, distorcida e ‘refletida’ várias vezes. Dessa forma, quanto mais você se aproxima do horizonte de eventos, mais reflexo de objetos distantes é possível ver.
Para explicar porque isso acontece, Sneppen reformulou a trajetória da luz e quantificou sua estabilidade linear, a partir de equações diferenciais de segunda ordem. Essa fórmula, permitiu determinar não só como o Universo é refletido, como também é útil para quando esses objetos estão em rotação.
Acontece que quando ele gira muito rápido, você não precisa mais se aproximar do buraco negro por um fator de 500, mas significativamente menos. Na verdade, cada imagem está agora apenas 50, ou cinco, ou até duas vezes mais próxima da borda do buraco negro.
Albert Sneppen
Na prática, será difícil observar isso em breve, mas teoricamente deveriam existir inúmeros anéis de luz em torno desses objetos supermaasivos. Talvez no futuro seja possível observar esse fótons em torno desses objetos a partir de melhores imagens, que permitirão não apenas estudar a física do espaço-tempo do buraco negro, mas também os objetos por trás deles.