Os buracos negros são afetados pela expansão do universo?
Cientistas estão investigando se os buracos negros são influenciados pelo crescimento do universo.
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Índice
- O Que São Buracos Negros?
- A Grande Pergunta: Os Buracos Negros Sentem a Expansão do Universo?
- Estudos e Opiniões Conflitantes
- A Massa Misner-Sharp: Uma Nova Maneira de Medir
- Buracos Negros Singulares vs. Não Singulares
- Descobertas: Sem Acoplamento para Buracos Negros Singulares
- Buracos Negros Não Singulares e Acoplamento Cosmológico
- Por Que Isso Importa
- Desafios e Críticas
- Evidências Observacionais: A Necessidade de Dados
- Conclusão: Um Passo Rumo a um Conhecimento Melhor
- Fonte original
Recentemente, os cientistas têm discutido se objetos pequenos no espaço, como buracos negros e estrelas, podem ser influenciados pelo universo maior ao redor deles. Essa é uma pergunta importante porque ajuda a entender como tudo no espaço tá conectado.
O Que São Buracos Negros?
Buracos negros são regiões no espaço onde a gravidade é tão forte que nada, nem mesmo a luz, consegue escapar. Eles se formam quando estrelas massivas colapsam sob sua própria gravidade no final de seus ciclos de vida. O estudo dos buracos negros é crucial porque eles desempenham um papel significativo no nosso universo, afetando estrelas e galáxias próximas.
A Grande Pergunta: Os Buracos Negros Sentem a Expansão do Universo?
A grande pergunta que os cientistas estão tentando responder é se os buracos negros são afetados pela expansão do universo. O universo tá sempre crescendo, se esticando e ficando maior. Alguns cientistas acreditam que essa expansão pode influenciar a massa de objetos locais como buracos negros, fazendo eles parecerem mais pesados ou mais leves com o tempo.
Historicamente, um dos primeiros cientistas a abordar esse problema foi o McVittie, que encontrou uma solução matemática. No entanto, a questão é complexa e tem muitos fatores a serem considerados.
Estudos e Opiniões Conflitantes
Ao longo dos anos, muitos pesquisadores investigaram essa questão, mas eles chegaram a respostas diferentes. Alguns dizem que buracos negros não são influenciados pela expansão do universo devido à enorme diferença de escala entre objetos pequenos e o gigantesco universo. Outros argumentam que é razoável pensar que pode haver alguma conexão, especialmente para objetos muito densos.
A Massa Misner-Sharp: Uma Nova Maneira de Medir
Pesquisadores desenvolveram uma nova maneira de entender a massa dos buracos negros através de algo chamado massa Misner-Sharp (MS). Esse método tenta fornecer uma visão mais clara de como os buracos negros interagem com o universo. Usando esse método, os cientistas descobriram que pode haver uma ligação entre a massa de um buraco negro e o universo em expansão, especialmente para certos tipos de objetos.
Buracos Negros Singulares vs. Não Singulares
Nesse estudo, os cientistas classificam os buracos negros em duas categorias: singulares e não singulares. Buracos negros singulares são os modelos tradicionais, onde a massa e a energia estão concentradas em um ponto, levando a uma densidade infinita no centro. Já os buracos negros não singulares não têm essa densidade infinita e podem ter propriedades diferentes.
Descobertas: Sem Acoplamento para Buracos Negros Singulares
Uma descoberta significativa é que, para buracos negros singulares, não há conexão com a expansão do universo. Eles se comportam de forma independente, o que significa que sua massa não muda com o universo ao redor.
Buracos Negros Não Singulares e Acoplamento Cosmológico
Por outro lado, buracos negros não singulares parecem ter uma relação com a expansão do universo. Sua massa pode realmente mudar ao longo do tempo com o crescimento do universo. Essa descoberta é intrigante e sugere que esses tipos de buracos negros podem ser mais complexos e ligados a uma imagem cósmica mais ampla.
Por Que Isso Importa
Entender se os buracos negros são influenciados pelo universo pode mudar toda a nossa visão sobre astrofísica. Se os buracos negros estão conectados ao universo em expansão, isso pode ajudar os cientistas a entender a Energia Escura e como o universo se comporta. A energia escura é uma força misteriosa que parece estar fazendo o universo expandir cada vez mais rápido.
Desafios e Críticas
Apesar das descobertas interessantes, a ideia de uma conexão entre buracos negros e o universo não é aceita por todos. Muitos pesquisadores apontam que os dados observacionais podem não apoiar totalmente essas teorias. Ainda há muitas incógnitas, como a maneira exata como os buracos negros interagem com o cosmos em expansão e como eles podem ser medidos.
Evidências Observacionais: A Necessidade de Dados
Para resolver o debate, os cientistas precisam de mais dados. Observações de telescópios avançados e missões espaciais podem fornecer insights. Se os pesquisadores encontrarem uma conexão clara entre buracos negros e o universo, isso pode remodelar nossa compreensão de como esses objetos existem e evoluem ao longo do tempo.
Conclusão: Um Passo Rumo a um Conhecimento Melhor
A exploração dos buracos negros e sua possível conexão com a expansão do universo é uma área de estudo fascinante. Os cientistas ainda estão aprendendo sobre esses objetos misteriosos e trabalhando para criar modelos que façam sentido das observações. Com mais pesquisas e dados, podemos descobrir novas verdades sobre a natureza dos buracos negros e seu papel no universo.
Em resumo, entender se os buracos negros sentem os efeitos do universo em expansão continua sendo uma pergunta essencial na astrofísica. Enquanto buracos negros singulares podem não ser afetados, buracos negros não singulares oferecem um vislumbre de interações mais complexas com o universo. Pesquisas continuadas ajudarão a esclarecer essas relações e avançar nossa compreensão dessas entidades cósmicas enigmáticas.
Título: Quasi-local masses and cosmological coupling of black holes and mimickers
Resumo: Motivated by the recent heated debate on whether the masses of local objects, such as compact stars or black holes (BHs), may be affected by the large-scale, cosmological dynamics, we analyze the conditions under which, in a general relativity framework, such a coupling small/large scales is allowed. We shed light on some controversial arguments, which have been used to rule out the latter possibility. We find that the cosmological coupling occurs whenever the energy of the central objects is quantified by the quasi-local Misner-Sharp mass (MS). Conversely, the decoupling occurs whenever the MS mass is fully equivalent to the (nonlocal) Arnowitt-Deser-Misner (ADM) mass. Consequently, for singular BHs embedded in cosmological backgrounds, like the Schwarzschild-de Sitter or McVittie solutions, we show that there is no cosmological coupling, confirming previous results in the literature. Furthermore, we show that nonsingular compact objects couple to the cosmological background, as quantified by their MS mass. We conclude that observational evidence of cosmological coupling of astrophysical BHs would be the smoking gun of their nonsingular nature.
Autores: Mariano Cadoni, Riccardo Murgia, Mirko Pitzalis, Andrea P. Sanna
Última atualização: 2024-03-14 00:00:00
Idioma: English
Fonte URL: https://arxiv.org/abs/2309.16444
Fonte PDF: https://arxiv.org/pdf/2309.16444
Licença: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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