Proposto na década de 1960, o efeito Zel'dovich propõe que elétrons quentes em aglomerados de galáxias transferem energia para fótons frios provenientes da radiação cósmica de fundo (eco do Big Bang), alterando sutilmente como essa luz é observada.
Embora um análogo do efeito tenha sido demonstrado com sucesso em 2020 usando ondas sonoras, a proposição original de Yakov Zel'dovich permanecia como uma hipótese não comprovada. Agora, uma equipe de físicos da Universidade de Glasgow, liderada pela Dra. Marion Cromb, também autora do estudo anterior, conseguiu finalmente comprovar experimentalmente a previsão do físico russo.
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Em artigo publicado recentemente na revista Nature Communications, os autores demonstram que "a energia das ondas pode ser aumentada ao ricochetear 'ondas torcidas' — aquelas com momento angular — em um objeto que está girando de uma maneira específica", afirma um comunicado de imprensa.
A história por trás do Efeito Zel'dovich
Ilustração de um buraco negro em rápida rotação.Fonte: ESO, ESA/Hubble, M. Kornmesser
A proposição de Zel'dovich partiu de uma ideia, teoricamente plausível, mas praticamente improvável, do físico britânico Roger Penrose, que propôs, em 1969, extrair energia de um buraco negro simplesmente despejando lixo nele. A ideia era viajar em uma região conhecida como ergosfera, na qual todo objeto é forçado a girar na mesma direção do buraco negro devido ao arrastamento extremo do espaço-tempo.
Teoricamente, o lixo lançado na ergosfera teria uma parte consumida pelo buraco negro, enquanto sua nave receberia um impulso extra de energia ao escapar.
Na falta de um buraco negro disponível, Zel'dovich simplificou a questão, propondo que o efeito deva funcionar para qualquer corpo rotativo capaz de absorver um pouco da energia direcionada a ele. Para isso, bastaria você refletir luz contra um cilindro rotativo e ver o efeito.
Comprovando o efeito Zel'dovich em um campo eletromagnético real
Equipamento usado para completar o experimento de Zel'dovich.Fonte: Universidade de Southampton
A ideia original de Zel’dovich, de fazer com que a luz pareça deslocada para o vermelho ou para o azul, dependendo de como o objeto emissor se move em relação a nós, é baseada em um efeito doppler rotacional. Conhecemos a versão acústica do doppler: o som da sirene de uma ambulância aumenta quando ela se aproxima e diminui quando se afasta, diz Cromb.
Em um release, a autora explica que "O efeito Zel'dovich funciona com base no princípio de que as ondas com momento angular, que normalmente seriam absorvidas por um objeto, na verdade, se tornam amplificadas por esse objeto, se ele estiver girando a uma velocidade angular rápida o suficiente".
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Usando um cilindro de alumínio girando a uma velocidade maior que a frequência da luz que chega, os campos eletromagnéticos 'torcidos' que atingiram o cilindro foram afetados pelo efeito doppler de tal maneira que sua frequência aparente foi deslocada para uma frequência angular "negativa". Nesse contexto, frequência (ou absorção) negativa significa amplificação do sinal.
A descoberta pode ter aplicações na melhoria de geradores de indução, do tipo usado em turbinas eólicas.
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