Uma nova e incomum força do universo ficou ainda mais estranha

Novas pesquisas expandiram o que sabemos sobre a descoberta de um estranho fenômeno chamado força do corpo negro. As novas evidências mostram que o efeito da radiação sobre as partículas que cercam objetos maciços pode ser ampliado pelo espaço que se deforma em torno deles. O achado pode afetar nossos modelos sobre a formação de estrelas e planetas, e até mesmo nos ajudar a finalmente detectar uma forma teórica de radiação que permite que os buracos negros se evaporem.

Em 2013, os físicos anunciaram que a radiação emitida por objetos chamados “corpos negros” não só poderia afastar pequenas partículas, mas também puxá-las para mais perto. Além do mais, para objetos suficientemente quentes com apenas uma pequena quantidade de massa, a força de afastamento poderia ser mais forte do que a atração gravitacional.

Um corpo negro é qualquer objeto opaco que absorve a luz visível, mas não a reflete ou transmite. Tecnicamente, os corpos negros descrevem objetos teoricamente perfeitos que não podem refletir qualquer luz. O Vantablack, anunciado como o material mais escuro do mundo, chega bem perto. Corpos negros não são necessariamente pretos. Eles emitem radiação conforme suas partículas se agitam, tornando-os uma maneira útil para descrever as propriedades térmicas de um objeto.

Há quatro anos, uma equipe de pesquisadores austríacos descobriu que a radiação emitida por um corpo negro deveria ter um efeito bastante curioso sobre átomos próximos. Para entender esse efeito, ajuda saber que os átomos podem se mover e mudar de direção quando os fótons que eles absorvem causam uma mudança na sua quantidade de movimento.

Mudando com a luz

Dadas as condições certas, objetos tão grandes quanto uma célula podem ser empurrados por um feixe de luz – um fenômeno comumente usado em uma forma de tecnologia chamada pinça óptica.

Os físicos já sabem há aproximadamente um século que a radiação eletromagnética pode mudar as propriedades de átomos próximos com o efeito Stark, que muda as posições de seus elétrons para um estado mais baixo da energia. Isso acontece para torná-los mais propensos a se mover em direção às partes mais brilhantes de um feixe de luz.

Os pesquisadores austríacos juntaram dois mais dois, mostrando como a radiação de calor poderia fazer com que a luz não apenas afastasse as partículas, mas graças ao deslocamento de Stark, elas também poderiam ser puxadas para o objeto.

“A interação entre essas duas forças – uma força de gradiente tipicamente atraente versus a pressão de radiação repulsiva – é rotineiramente considerada em laboratórios de óptica quântica, mas foi ignorado que isso também aparece com fontes de luz térmica”, explica o pesquisador Matthias Sonnleitner, da Universidade de Innsbruck.

Embora a força seja incrivelmente fraca, eles também mostraram que o poder de atração da radiação poderia ser maior do que a pequena quantidade de gravidade produzida por minúsculos objetos quentes, tendo implicações para partículas menores do que um grão de pó.

Formando planetas e estrelas

“Esses grãos de tamanho sub-micro desempenham um papel importante na formação de planetas e estrelas ou na astro-química”, diz Sonnleitner. “Aparentemente, há algumas perguntas abertas sobre como eles interagem com o gás hidrogênio circundante ou uns com os outros. Agora estamos explorando como essa força atrativa adicional afeta a dinâmica dos átomos e da poeira”.

Agora, outra equipe de físicos assumiu onde Sonnleitner e seus colegas pararam, explorando o efeito da forma do corpo negro e seu efeito sobre a curvatura do espaço-tempo circundante sobre esta atração e repulsão óptica.

Em particular, eles calcularam a deformação do espaço – ou topologia – ao redor de um corpo negro esférico e um cilíndrico e mediram como as diferenças poderiam afetar as forças de radiação do corpo negro. Eles descobriram que a curvatura do corpo negro esférico e a topologia do espaço ao seu redor tinha um efeito amplificador sobre a força atrativa devido ao efeito da gravidade e ao ângulo em que a radiação atingia as partículas.

Este não era o caso com o cilindro, com a sua superfície plana e espaço circundante, onde o efeito do corpo negro não foi ampliado.

As 6 coisas mais bizarras descobertas no espaço

Embora o efeito não seja detectável em laboratório, ou mesmo em objetos do tamanho de nosso Sol, para objetos de corpo negro massivos como estrelas de nêutrons ou formas mais exóticas de flexão do espaço, esse efeito poderia fazer uma diferença significativa.

“Acreditamos que a intensificação da força do corpo negro devido às fontes ultradensas pode influenciar de forma detectável os fenômenos associados a eles, como a emissão de partículas muito energéticas e a formação de discos de acreção (estrutura formada por materiais difusos) em torno dos buracos negros”, afirma o pesquisador Célio Muniz, da Universidade Estadual do Ceará.

A equipe também aplicou as descobertas anteriores sobre a força do corpo negro a um conceito chamado de monopolo global – um ponto teórico semelhante a uma carga elétrica, que afeta a forma do espaço circundante sem gravidade – assim como outra deformação teórica do espaço chamada corda cósmica .

“Este trabalho coloca a força do corpo negro descoberta em 2013 num contexto mais amplo, que envolve fontes gravitacionais fortes e objetos exóticos como cordas cósmicas, bem como os mais prosaicos encontrados na matéria condensada”, explica Muniz. [Science Alert]

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