BURACOS NEGROS: UMA ABORDAGEM ELEMENTAR COM APLICAÇÕES VIA GEOMETRIA E TERMODINÂMICA
Resumo:Introdução: Buracos negros (BN) são objetos astrofísicos resultantes do colapso de estrelas de massas maiores do que cerca de oito massas solares. Esse colapso é parte do processo de morte estelar; depois de esgotado o combustível de fusão, a estrela implode sob a própria gravidade ou, conforme Einstein, sob a curvatura do espaço-tempo. Objetivos: O objetivo inicial foi estudar aspectos relacionados a geometria do espaço-tempo associados ao BN e suas variáveis termodinâmicas. O objetivo subsequente foi entender as expressões para: (i) a temperatura, ligada à superfície de gravidade; (ii) a entropia, relacionada à área do horizonte de eventos; e, (iii) a evaporação (transição de fase). Métodos: Nosso trabalho teórico envolveu a análise sistemática do artigo (FELIPE e OLIVEIRA, 2024). Para isso, os autores reuniram-se semanalmente para cálculos à quatro-mãos e exposições norteadoras do orientador; o estudante seguia as diretrizes no restante das horas devidas. Resultados: Durante o trabalho, abordamos: (1) Estudo da gravitação nos séculos XIX e XX, do espaço-tempo na relatividade geral (RG) e da previsão dos buracos negros; (2) Dedução da métrica de Minkowski, com caracterização de intervalos, cones de luz e causalidade; (3) Análise qualitativa das equações de Einstein da RG; (4) Caracterização da métrica de Schwarzschild, com cones de luz e geodésicas via mecânica Lagrangiana; (5) Estudo da métrica de Kerr-Newman, incluindo singularidades, ergosfera, gravidade superficial e área; (6) Análise do impacto da hipótese de c e G variáveis sobre a física de BN. Conclusão: Estudamos quantitativamente: (A) Estrutura causal do BN de Schwarzschild; (B) Propriedades da métrica de Kerr-Newman; (C) Leis da termodinâmica de BN (zero, primeira e segunda); (D) Aplicação da radiação Hawking na evaporação de BN; (E) Construção das equações de BN perturbadas pela presença de acoplamentos físicos co-variáveis, a saber: velocidade da luz e constante gravitacional (NASCIMENTO e CUZINATTO, 2024).
Referência 1:FELIPE, Bruno S.; OLIVEIRA, Jeferson de. Introdução aos buracos negros e sua termodinâmica. Revista Brasileira de Ensino de Física, v. 46.
Referência 2:NASCIMENTO, Gerson Gianinni Garcia do; CUZINATTO, Rodrigo Rocha. Preliminary studies on black holes. In: PPGF UNIFAL-MG/UFSJ International Conference on Multimessenger Astrophysics.