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Informação no Universo: Entropia do Buraco Negro



Segundo Einstein, uma concentração de matéria ou energia suficientemente alta curvaria o espaço-tempo de forma a rompê-lo formando um buraco negro.

A massa do buraco negro e o momento angular deste somado à da matéria capturada são medidos a partir da deformação do espaço-tempo em torno do buraco negro. Neste caso a segunda lei da termodinâmica parece ser violada.

"A quantidade de entropia de qualquer sistema isolado termodinamicamente tende a incrementar-se com o tempo, até alcançar um valor máximo". Ou seja, quando uma parte de um sistema fechado interage com outra parte, a energia tende a dividir-se por igual, até que o sistema alcance um equilíbrio térmico.

Esta lei estabelece que a entropia de um sistema físico isolado nunca pode diminuir.

Quando a matéria desaparece no interior do buraco negro, a sua entropia aumenta e a segunda lei torna-se irrelevante. Este quebra-cabeças surgiu quando Demetrious Christodoulou e Stephen Hawking, em 1970 provaram que na fusão de buracos negros, a área total dos horizontes de eventos nunca diminui. Jacob Bekenstein propôs, em 1972, que um buraco negro tem uma entropia proporcional à área do seu horizonte de eventos.

Quando uma estrela colapsa para formar um buraco negro, a entropia do buraco negro supera a entropia da estrela. Hawking , em 1974, demonstrou que um buraco negro emite radiação (radiação Hawking).

Esta radiação não vem diretamente do buraco negro em si, mas, antes, é o resultado de partículas virtuais sendo “induzidas” pela gravidade do buraco negro a se tornar reais.

Numa visão mais precisa, mas ainda muito simplificada do processo, flutuações quânticas de vácuo causam um par de partícula-antipartícula a aparecer próximo ao horizonte de eventos de um buraco negro. Uma do par cai no buraco negro, enquanto a outra escapa. A fim de preservar o total de energia, a partícula que caiu no buraco negro assume uma energia negativa (em relação a um observador fora do buraco negro). Através deste processo o buraco negro perde massa, bem como, a um observador externo, parece que o buraco negro acaba de emitir uma partícula.

A entropia da radiação que emerge do buraco é suficiente para compensar a diminuição de entropia do buraco negro.

O processo de radiação de Hawking permitiu a Rafael Sorkin, em 1986, determinar a constante de proporcionalidade entre a entropia do buraco negro e a área do horizonte de eventos:

A entropia do buraco negro é um quarto da área do horizonte de eventos, medidas em áreas Plank (10-33 cm é o comprimento de Plank, a área é 10-66).

A entropia é dada por:

Em que,

S: Entropia

A: Área

k: Constante de Boltzmann

ħ: Constante de Planck normalizada

G: Constante Gravitacional Universal de Newton

c: Velocidade da luz no vácuo

A energia de um buraco negro de 1 cm seria de cerca de 1066 bits, equivalente à energia termodinâmica de um cubo de água de dez mil milhões de quilómetros de lado.

Fonte: Scientific American

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5 comentários:

Marcos Sabino disse...

gostei da nova imagem na parte superior do blogue.

São as mãos de Deus a sustentar a Terra?

Anónimo disse...

fogo dádá és mm inteligente, qd for grande kero ser como tu. macho...grrrr

Dário Cardina Codinha disse...

Não, são as mãos do meu tio Alberto. Deus tem as mão mais verdes e tem mais um dedo.

LOL
Que comentário mais... pfff

O do Anónimo não fica atrás! Mas pronto.

;o)

Vtrain disse...

thanks pela resposta no outro blog. ;)

natenine disse...

Tenho de admitir (e esta é a minha área de estudo), que, ironicamente ou não, numa análise semiótica as mãos são um paradigma que suscita uma ideia de Divino, por outro lado o facto da imagem ter as cores invertidas pode suscitar (ainda que de forma mais fraca) exactamente a ideia oposta.

Admito também que o comentário do anónimo foi estúpido.

15/09/2008

Informação no Universo: Entropia do Buraco Negro



Segundo Einstein, uma concentração de matéria ou energia suficientemente alta curvaria o espaço-tempo de forma a rompê-lo formando um buraco negro.

A massa do buraco negro e o momento angular deste somado à da matéria capturada são medidos a partir da deformação do espaço-tempo em torno do buraco negro. Neste caso a segunda lei da termodinâmica parece ser violada.

"A quantidade de entropia de qualquer sistema isolado termodinamicamente tende a incrementar-se com o tempo, até alcançar um valor máximo". Ou seja, quando uma parte de um sistema fechado interage com outra parte, a energia tende a dividir-se por igual, até que o sistema alcance um equilíbrio térmico.

Esta lei estabelece que a entropia de um sistema físico isolado nunca pode diminuir.

Quando a matéria desaparece no interior do buraco negro, a sua entropia aumenta e a segunda lei torna-se irrelevante. Este quebra-cabeças surgiu quando Demetrious Christodoulou e Stephen Hawking, em 1970 provaram que na fusão de buracos negros, a área total dos horizontes de eventos nunca diminui. Jacob Bekenstein propôs, em 1972, que um buraco negro tem uma entropia proporcional à área do seu horizonte de eventos.

Quando uma estrela colapsa para formar um buraco negro, a entropia do buraco negro supera a entropia da estrela. Hawking , em 1974, demonstrou que um buraco negro emite radiação (radiação Hawking).

Esta radiação não vem diretamente do buraco negro em si, mas, antes, é o resultado de partículas virtuais sendo “induzidas” pela gravidade do buraco negro a se tornar reais.

Numa visão mais precisa, mas ainda muito simplificada do processo, flutuações quânticas de vácuo causam um par de partícula-antipartícula a aparecer próximo ao horizonte de eventos de um buraco negro. Uma do par cai no buraco negro, enquanto a outra escapa. A fim de preservar o total de energia, a partícula que caiu no buraco negro assume uma energia negativa (em relação a um observador fora do buraco negro). Através deste processo o buraco negro perde massa, bem como, a um observador externo, parece que o buraco negro acaba de emitir uma partícula.

A entropia da radiação que emerge do buraco é suficiente para compensar a diminuição de entropia do buraco negro.

O processo de radiação de Hawking permitiu a Rafael Sorkin, em 1986, determinar a constante de proporcionalidade entre a entropia do buraco negro e a área do horizonte de eventos:

A entropia do buraco negro é um quarto da área do horizonte de eventos, medidas em áreas Plank (10-33 cm é o comprimento de Plank, a área é 10-66).

A entropia é dada por:

Em que,

S: Entropia

A: Área

k: Constante de Boltzmann

ħ: Constante de Planck normalizada

G: Constante Gravitacional Universal de Newton

c: Velocidade da luz no vácuo

A energia de um buraco negro de 1 cm seria de cerca de 1066 bits, equivalente à energia termodinâmica de um cubo de água de dez mil milhões de quilómetros de lado.

Fonte: Scientific American

5 comentários:

Marcos Sabino disse...

gostei da nova imagem na parte superior do blogue.

São as mãos de Deus a sustentar a Terra?

Anónimo disse...

fogo dádá és mm inteligente, qd for grande kero ser como tu. macho...grrrr

Dário Cardina Codinha disse...

Não, são as mãos do meu tio Alberto. Deus tem as mão mais verdes e tem mais um dedo.

LOL
Que comentário mais... pfff

O do Anónimo não fica atrás! Mas pronto.

;o)

Vtrain disse...

thanks pela resposta no outro blog. ;)

natenine disse...

Tenho de admitir (e esta é a minha área de estudo), que, ironicamente ou não, numa análise semiótica as mãos são um paradigma que suscita uma ideia de Divino, por outro lado o facto da imagem ter as cores invertidas pode suscitar (ainda que de forma mais fraca) exactamente a ideia oposta.

Admito também que o comentário do anónimo foi estúpido.

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