Uma singularidade anelar ou anularidade (em inglês: ringularity) é a singularidade gravitacional de um buraco negro em rotação, ou um buraco negro de Kerr, que possui a forma de um anel.

Descrição direita|miniaturadaimagem|Horizontes de eventos e ergosferas de um buraco negro em rotação; a singularidade anelar localiza-se na inflexão equatorial da ergosfera interna em R=a. Quando um corpo esférico sem rotação de raio crítico colapsa sob a sua própria gravitação no âmbito da relatividade geral, a teoria prevê que ele colapsará num único ponto adimensional (de zero dimensões). Esse não é o caso de um buraco negro em rotação (um buraco negro de Kerr). Num corpo fluido em rotação, a sua distribuição de massa não é esférica (apresenta uma saliência equatorial) e possui momento angular. Dado que um ponto geométrico não pode comportar rotação ou momento angular na física clássica (sendo a relatividade geral uma teoria clássica), a geometria mínima da singularidade capaz de sustentar tais propriedades consiste num anel bidimensional com espessura nula, mas raio não nulo, sendo denominada singularidade anelar ou singularidade de Kerr.

Os efeitos de arrasto de referenciais rotacionais gerados por um buraco negro, descritos pela métrica de Kerr, fazem com que o espaço-tempo nas vizinhanças do anel sofra uma curvatura orientada no sentido do movimento do próprio anel. Efetivamente, isto significa que diferentes observadores distribuídos ao redor de um buraco negro de Kerr aos quais se solicite apontar para o aparente centro de gravidade do objeto podem indicar pontos distintos do anel. Objetos em queda livre começarão a adquirir momento angular a partir do anel antes mesmo de atingi-lo, e a trajetória descrita por um feixe de luz perpendicular (deslocando-se inicialmente em direção ao centro do anel) curvar-se-á na direção do movimento anelar antes de intercetar a singularidade.

Transponibilidade e nudez Um observador que cruze o horizonte de eventos de um buraco negro estático e desprovido de carga elétrica (um buraco negro de Schwarzschild) não tem como evitar a singularidade central, a qual se situa na linha de universo futura de qualquer entidade presente no interior do horizonte. Deste modo, torna-se impossível escapar à espaguetificação induzida pelas intensas forças de maré da singularidade central.

Tal inevitabilidade não se aplica necessariamente a um buraco negro de Kerr. Um observador que penetre num buraco negro de Kerr pode ser capaz de contornar a singularidade central através da exploração criteriosa do horizonte de eventos interno associado a esta classe de buracos negros. Esta propriedade torna teoricamente (conquanto improvável do ponto de vista prático)Roy Kerr: Spinning Black Holes (Conferência na Universidade de Canterbury, código temporal 49m8s) viável que o buraco negro de Kerr funcione como uma espécie de buraco de minhoca, porventura até mesmo como um buraco de minhoca transponível.

Como modelo simplificado de buraco de minhoca A singularidade de Kerr também pode ser empregada como ferramenta analítica para investigar o «problema das linhas de campo» em buracos de minhoca. Se uma partícula atravessar um buraco de minhoca, as equações de continuidade do campo elétrico determinam que as linhas de força não devem ser rompidas. Quando uma carga elétrica transpõe o túnel, as linhas de campo da partícula parecem emanar da boca de entrada, enquanto a boca de saída adquire um défice de densidade de carga em virtude do princípio de Bernoulli. (No caso da massa, a boca de entrada registra um acréscimo de densidade de massa e a boca de saída apresenta um défice correspondente). Dado que uma singularidade de Kerr partilha dessa mesma configuração, ela faculta igualmente o estudo teórico desse fenómeno.

Existência Espera-se, de modo geral, que, como o colapso gravitacional ordinário em direção a uma singularidade pontual sob a relatividade geral envolve regimes de densidade arbitrariamente elevados, os efeitos quânticos passem a desempenhar um papel determinante, impedindo a formação da própria singularidade (conceito por vezes referido como «indeterminação quântica» ou quantum fuzz). Mesmo prescindindo dos efeitos da gravidade quântica, existem fortes razões teóricas para supor que a geometria interna de um buraco negro em rotação realista divirja da solução exata de Kerr. O horizonte de Cauchy interno da geometria de Kerr é provavelmente instável, em virtude do desvio para o azul (blueshift) infinito sofrido pela radiação incidente. Esta constatação foi corroborada pelo estudo de buracos negros com carga elétrica, os quais exibem idêntico comportamento de «desvio para o azul infinito». Embora substanciais avanços teóricos tenham sido alcançados, o colapso gravitacional realista de corpos materiais em buracos negros giratórios e a estrutura geométrica resultante continuam a constituir uma linha ativa de investigação na astrofísica contemporânea.

Ver também

Buraco negro Elétron buraco negro Singularidade gravitacional Geon

Referências

Bibliografia