Distorção do espaço

4. Distorção do Espaço

Nas proximidades de um campo gravitacional forte, o espaço-tempo sofre uma distorção que provoca um aumento das distâncias à medida que nos aproximamos da massa central. Para campos gravitacionais fracos esta distorção é desprezível. Portanto seu estudo e aplicação restringe-se a objetos com campo gravitacional muito forte, como é o caso de estrelas compactas (anãs brancas, estrelas de nêutrons), buracos negros ou galáxias massivas. A distorção acontece ao longo da direção radial, de forma que podemos determinar o comprimento de uma circunferência ao redor do buraco negro e calcular a área da esfera à qual ela pertence mas não podemos determinar com o mesmo tipo de geometria (Euclidiana), o raio da circunferência.

Por exemplo: Você está a bordo de um foguete orbitando (circulando) um buraco negro com R_Sch=3 km e dessa forma você mede a circunferência da órbita e então calcula (usando a geometria euclidiana) a distância (o raio da circunferência) até o buraco negro como sendo 30 km (distância suficiente para negligenciar a distorção do espaço). Então você anda 21,92 km em direção ao buraco negro e mede o raio da órbita. Você determina, dessa forma, que sua distância ao buraco negro é de 10 km e não 8,08 km (30 - 21,92) como a geometria Euclidiana prevê. Agora vá em direção ao buraco negro 28,52 km a partir da posição original. Pode parecer que você ultrapassará o horizonte de eventos (3 km) mas isso não acontece. Então você determina o raio novamente e verifica que você ainda está a 5 km do buraco negro e não 1,68 km (30 - 28,52) como a geometria Euclidiana prevê. Conclui-se claramente que o forte campo gravitacional distorceu o espaço.

A figura abaixo ilustra a distorção do espaço. O fenômeno ilustrado é chamado de lente gravitacional.

Desvio da luz
Fig.3: Uma fonte emissora S que esteja localizada na direção de um corpo supermassivo porém mais distante do que ele, terá sua radiação desviada de um ângulo e parecerá estar posicionada em S'.