Aspectos da propagação de raios de luz em espaços-tempos curvos: sombra de buracos negros e anéis de fótons

Abstract

Este trabalho tem como objetivo analisar, no contexto da Relatividade Geral, a formação da sombra de buracos negros a partir do estudo de geodésicas nulas na métrica de Schwarzschild. A motivação central surge do artigo Black Hole Shadows, Photon Rings, and Lensing Rings (2019), de Gralla, Holz e Wald, que propõe uma revisão conceitual da interpretação da região escura observada em imagens como as produzidas pelo projeto Event Horizon Telescope (EHT). O estudo indica que a sombra observada por um observador distante pode não coincidir exatamente com a curva crítica de fótons, principalmente em contextos físicos mais realistas onde há a presença de um disco de acreção. Para alcançar os objetivos propostos, o trabalho é estruturado em duas etapas. A primeira consiste na fundamentação teórica dos principais conceitos da Relatividade Geral, incluindo a solução de Schwarzschilde os aspectos geométricos associados a espaços-tempo curvos. A segunda etapa é dedicada à análise detalhada das trajetórias de fótons em torno de buracos negros clássicos, relacionando seus parâmetros de impacto às diferentes estruturas observadas. A análise visa contribuir para aumentar a capacidade de interpretar a imagem de buracos negros, destacando a importância das fontes de luz no contorno observado e da métrica utilizada na modelagem.