A Dança Cósmica dos Elipsoides e Buracos Negros
Descubra como os elipsoides colapsam em buracos negros e moldam o universo.
A. G. Nikiforov, A. N. Baushev, M. V. Barkov
― 6 min ler
Índice
O universo tá cheio de formas estranhas, e entre elas estão os Elipsoides. Você pode não pensar muito sobre formas quando olha pro céu à noite, mas essas formas tridimensionais podem ter um papel significativo no cosmos. Um dos aspectos fascinantes dos elipsoides é como eles se comportam sob a influência da gravidade. Quando eles colapsam, podem simplesmente virar um buraco negro!
O Que São Elipsoides?
Primeiro de tudo-o que é um elipsoide? Imagina pegar uma esfera perfeita, tipo uma bola de basquete, e amassar um pouco. Ela ainda é uma forma redonda legal, mas tá esticada. Você ganha um elipsoide quando os comprimentos dos eixos são diferentes. Na nossa aventura cósmica, estamos particularmente interessados em elipsoides "homogêneos". Isso significa que a matéria dentro tá espalhada de maneira uniforme, como manteiga na torrada (embora, tomara que menos pegajosa).
O Ato do Colapso
Quando um elipsoide colapsa, é meio que nem um balão sendo apertado. Enquanto a gravidade puxa a forma, as partículas dentro se aproximam. Se aquele elipsoide tiver tudo sob controle, ele pode formar um buraco negro. Sim, você ouviu certo; um buraco negro!
Agora, você pode se perguntar o que faz um elipsoide ser bem-sucedido em formar um buraco negro enquanto outro não. Bom, isso se resume principalmente à sua Excentricidade, que é só uma forma chique de dizer o quão "apertado" ou esticado a forma tá. Pense nisso como uma manhã de domingo preguiçosa-se você tá se sentindo particularmente relaxado, é mais provável que você pareça um elipsoide espremido ao invés de uma esfera animada!
Excentricidade: O Traço de Personalidade da Forma
A excentricidade pode variar de 0 (uma esfera perfeita) a 1 (uma panqueca achatada). Um elipsoide com baixa excentricidade é mais parecido com uma bola, enquanto uma forma de alta excentricidade se parece com uma fruta amassada. Você pode concordar que um elipsoide em forma de "abóbora" e um elipsoide em forma de "melão" são dois extremos. Se um elipsoide começa sua jornada com baixa excentricidade, ele tem uma chance melhor de colapsar em um buraco negro ao invés de se tornar apenas uma mistura de gosma cósmica.
Forças Gravitacionais em Jogo
Quando um elipsoide colapsa, a gravidade é a força motriz e tem um papel significativo na aventura. Diferente de uma pista de dança onde todo mundo tem seu espaço, no mundo dos elipsoides, a gravidade puxa todas as partículas pra perto. A força gravitacional é mais forte ao longo do eixo mais curto do elipsoide. Então, enquanto o elipsoide colapsa, ele se torna mais alongado, como um gato se espreguiçando quando acorda.
É importante notar que os elipsoides também podem ser não-rotacionais. Você pode pensar que todas as formas no universo estão girando como uma bailarina, mas nem sempre é assim. Em muitas situações, eles ficam parados, o que na verdade ajuda os cientistas a estudá-los mais facilmente. Quem precisa de piruetas quando você pode ser um elipsoide estacionário?
A Dança dos Esferoides
Vamos simplificar um pouco. Costumamos discutir dois tipos de elipsoides: esferoides oblato e prolate. Um esferoide oblato pode ser visualizado como uma melancia, enquanto um esferoide prolate se parece com um pepino. Ambos são parecidos em que estão esticados, mas suas formas são diferentes. A dança da gravidade acontece de maneira diferente para essas formas.
Durante seu colapso, um esferoide oblato achata pra uma forma de disco, bem parecido com uma panqueca, enquanto um esferoide prolate se alonga em uma forma parecida com uma agulha. Imagine tentar virar essa panqueca-de alguma forma ela ainda tá um pouco molinha por dentro, mesmo que pareça achatada!
Buracos Negros Nascem
QuandoPra determinar quando um elipsoide se torna um buraco negro, os pesquisadores buscam um momento específico durante o colapso. É quando uma das dimensões encolhe pra zero. Sim, zero! Seria como tentar comer um biscoito zero-calorias-impossível. Então, se um esferoide fica tão comprimido que alcança um ponto onde não consegue mais manter sua forma, é um forte candidato a se tornar um buraco negro.
Agora, durante esse processo, os pesquisadores fazem alguns cálculos complicados-afinal, ninguém quer acidentalmente criar um buraco negro onde não era a intenção. A simplicidade dos cálculos é um pouco enganadora. Criar um buraco negro pode parecer mágica, mas tudo se resume a números e propriedades das formas!
Por Que Isso Importa?
As implicações dos elipsoides colapsando em buracos negros vão bem além de ser um fato legal pra compartilhar em festas. Entender esse processo pode ajudar a resolver quebra-cabeças cósmicos maiores. Por exemplo, isso abre portas para discussões sobre buracos negros primordiais que poderiam ter se formado no início do universo.
Buracos negros são como aspiradores de pó cósmicos, sugando tudo ao seu redor. Como eles se formam é essencial pra entender como o universo evoluiu e como as galáxias, estrelas e até planetas surgiram.
O Grande Quadro
No grande esquema das coisas, elipsoides e seu colapso podem parecer um tópico de nicho. Mas eles têm um papel sério em moldar nosso entendimento do universo. O estudo dessas formas cruza caminhos com cosmologia, matéria escura e até mesmo a própria natureza da existência.
À medida que o universo continua mudando, nosso aprendizado também. Quem diria que formas poderiam nos contar tanto? Da próxima vez que você olhar pra uma bola de basquete ou um ovo, você pode pensar nos eventos cósmicos profundos que podem surgir de uma simples forma se espremendo sob o peso da gravidade.
Conclusão
Então é isso! Elipsoides são mais do que apenas formas chiques na aula de geometria-são protagonistas cósmicos no grande teatro do universo. Desde sua excentricidade até sua força gravitacional, eles passam por um drama e tanto ao colapsar em buracos negros. Quem diria que um simples apertão poderia levar à formação de um dos objetos mais misteriosos do universo? Da próxima vez que você ver um elipsoide, lembre-se da épica história que ele carrega dentro de suas curvas!
Título: The impact of the eccentricity on the collapse of an ellipsoid into a black hole
Resumo: We consider the gravitational collapse of a homogeneous pressureless ellipsoid. We have shown that the minimal size $r$ that the ellipsoid can reach during collapse depends on its initial eccentricity $e_0$ as $r\propto e_0^\nu$, where $\nu \approx 15/8$, and this dependence is very universal. We have estimated the parameters (in particular, the initial eccentricity) of a homogeneous pressureless ellipsoid, whereat it collapses directly into a black hole.
Autores: A. G. Nikiforov, A. N. Baushev, M. V. Barkov
Última atualização: Dec 18, 2024
Idioma: English
Fonte URL: https://arxiv.org/abs/2412.14358
Fonte PDF: https://arxiv.org/pdf/2412.14358
Licença: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
Alterações: Este resumo foi elaborado com a assistência da AI e pode conter imprecisões. Para obter informações exactas, consulte os documentos originais ligados aqui.
Obrigado ao arxiv pela utilização da sua interoperabilidade de acesso aberto.
Ligações de referência
- https://doi.org/
- https://doi.org/10.1086/148428
- https://doi.org/10.1086/157156
- https://doi.org/10.1073/pnas.20.3.169
- https://doi.org/10.1086/151796
- https://doi.org/10.1093/ptep/ptac097
- https://doi.org/10.1103/PhysRevD.50.7173
- https://doi.org/10.1103/PhysRevD.1.2726
- https://doi.org/10.1093/mnras/160.1.1P
- https://doi.org/10.1093/mnrasl/slz143
- https://arxiv.org/abs/1907.08716