Efeito óptico de sombras em buracos negros

• Ano de defesa: 2024
• Autor(a) principal: PINHEIRO, Willames Silva.
• Orientador(a): AFONSO, Victor Ignácio.
• Banca de defesa: BRITO , Francisco de Assis de., RUBIERA-GARCÍA, Diego.
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Federal de Campina Grande
• Programa de Pós-Graduação: PÓS-GRADUAÇÃO EM FÍSICA
• Departamento: Centro de Ciências e Tecnologia - CCT
• País: Brasil
• Palavras-chave em Português: Parâmetro de Impacto; Sombras; Esfera de Fótons; Schwarzschild; Buracos Negros; Impact Parameter; Shadows; Photon Sphere; Black Holes
• Área do conhecimento CNPq: Física
• Link de acesso: https://dspace.sti.ufcg.edu.br/handle/riufcg/37711

Neste estudo examinamos a aparência de um buraco negro de Schwarzschild cercado por um disco de acreção. Nesse contexto, uma sombra é uma área escura que é delimitada pela imagem dos raios emitidos a partir do disco, que não foram capturados pelo buraco negro. Para entender este efeito óptico, exploramos alguns conceitos fundamentais da Relatividade Geral e obtivemos a métrica desses objetos massivos e esféricos. Em seguida, derivamos a fórmula para o ângulo de deflexão de uma partícula submetida a uma força gravitacional, que nos permite compreender a curvatura do espaço-tempo ao redor do buraco negro. Analisamos as trajetórias para vários parâmetros de impacto, especialmente para buracos negros estáticos não carregados (Schwarzschild). Além disso, introduzimos o conceito de lente gravitacional ao fazer uma comparação entre a perturbação do espaço-tempo e o princípio de Fermat. Esse conceito nos ajuda a entender como a gravidade do buraco negro pode desviar a luz de estrelas distantes, resultando em imagens distorcidas e amplificadas. Ao final, utilizamos a técnica de rastreamento de raios de luz, o que nos permitiu exibir os elementos que contribuem para aparência observacional de um buraco negro, através de gráficos interpretativos que exploram a emissão de intensidade luminosa em três modelos simplificados de buraco negro acompanhados de um fino disco de acreção.