O que é um buraco negro de Kerr?

Um buraco negro de Kerr é um buraco negro em rotação, descrito pela solução que Roy Kerr encontrou em 1963. Como todas as estrelas giram e o colapso conserva o momento angular, praticamente todo buraco negro do universo é de Kerr.

O que é arrasto de referencial?

É a torção do espaço-tempo em torno de uma massa em rotação. Perto de um buraco negro girante, ela é forte o bastante para que órbitas, trajetórias de luz e até a noção de ficar parado sejam arrastadas no sentido do giro.

O que é a ergosfera?

A ergosfera é a região fora do horizonte de eventos onde o arrasto de referencial é total: nada consegue permanecer imóvel em relação às estrelas distantes, pois isso exigiria viajar mais rápido que a luz. Ainda assim é possível escapar dela, ao contrário do interior do horizonte.

É possível extrair energia de um buraco negro?

De um em rotação, sim. O processo de Penrose usa a ergosfera para extrair energia rotacional, até cerca de 29 % da massa do buraco para giro máximo. A mesma física, aplicada a campos magnéticos, é tida como o motor dos jatos relativísticos.

O que é um Buraco negro em rotação?

Um buraco negro de Kerr é um que gira — ou seja, praticamente todos. As estrelas giram, o colapso conserva o momento angular e não há como se livrar dele no caminho. O giro não é um caso especial exótico: o caso especial é o buraco negro sem rotação, e ele quase certamente não existe em lugar algum.

A rotação faz algo que nenhuma outra propriedade de um buraco negro faz: arrasta o próprio espaço-tempo consigo. De perto, esse arrasto se torna total. Há uma região fora do horizonte — a ergosfera, limitada por uma superfície achatada que toca o horizonte nos polos e se avoluma no equador — na qual ficar parado não é apenas difícil, mas impossível, porque manter a posição contra a rotação do espaço exigiria mover-se mais rápido que a luz. Tudo o que entra é obrigado a orbitar.

Isso tem uma consequência que Roger Penrose notou em 1969, e ela é notável. Mande um objeto até a ergosfera e parta-o em dois, deixando metade cair pelo horizonte numa órbita retrógrada; a outra metade volta com mais energia do que o conjunto tinha ao entrar. A diferença é paga pelo buraco negro, que desacelera ligeiramente. Até 29 % da massa de um buraco negro com giro máximo está armazenada como energia de rotação e pode, em princípio, ser retirada. É a fonte de energia mais eficiente que a relatividade geral permite, e é ela que alimenta os jatos de quasares e blazares.

A cena torna o giro visível de três formas, todas emergindo do integrador e não desenhadas por cima. A sombra não é um círculo: a luz que corrotaciona é levada mais longe que a que luta contra a rotação, então um lado achata e toda a silhueta se desloca do eixo óptico cerca de um quinto do próprio raio — exatamente o que a teoria de Kerr prevê para este giro e este ângulo de visão. A órbita estável mais interna desabou quase sobre o horizonte, então o disco começa bem mais perto e fica branco-azulado em vez de laranja. E a ergosfera é desenhada como uma tênue pele turquesa, de modo que a região onde nada pode ficar parado tem uma borda visível.