PISA e os Buracos Negros: teorias físicas e algumas semelhanças!

PISA-e-os-Buracos-Negros.png

“Nem mesmo a luz consegue escapar ao magnífico campo gravitacional dos buracos negros! “

Dita esta frase, começaremos a discorrer qual a correlação entre as teorias dos buracos negros e a área de isovelocidade isoproximal (PISA) utilizada na Ecocardiografia como uma das técnicas para determinação da área do orifício regurgitante efetivo (EROA).

Em abril de 2019 os cientistas apresentaram a primeira foto de um buraco negro, que está localizado no centro da galáxia Messier 87 (M87).

buraco-negro.jpg
Primeira imagem de um buraco negro

A massa deste buraco negro é 6,5 bilhões de vezes maior que a do Sol e sua distância da Terra é de 55 milhões de anos-luz.

Na imagem, vemos um anel brilhante ao redor de um centro escuro. Como seu campo gravitacional é muito intenso, nem mesmo a luz pode escapar. Sabendo que a trajetória esperada do feixe luminoso é em propagação retilínea, uma vez captado pela intensa força gravitacional do buraco negro sua trajetória será então modificada, passando a adquirir um movimento curvilíneo e, fatalmente, será absorvido pelo buraco negro.  Em outras palavras, se o feixe de luz se encurvou tá captado, tá dentro!

Fenômeno semelhante a este do feixe de luz ocorre em relação ao fluxo sanguíneo quando diante de uma falha na valva, um orifício regurgitante. Em alguma região próxima ao orifício valvar haverá aceleração em direção ao “buraco”. Uma vez que o fluxo sanguíneo acelerou acima de uma determinada velocidade, tá captado, tá dentro, invariavelmente passará pelo orifício regurgitante valvar. Mas, que velocidade é essa e como visualizar esse efeito ao Eco?

Imaginemos que estamos avaliando um caso de insuficiência mitral, para melhor visualização ao doppler colorido, reduzimos a Escala de velocidade para próximo de 40cm/s utilizando o comando de linha de base (não mexer na tecla relacionada a escala de velocidade e sim a tecla da linha de base). Com essa alteração, através de um jogo de cores ao efeito doppler o aparelho localizará quais os pontos em nossa tela onde a velocidade do fluxo sanguíneo está acima ou abaixo desse limite de velocidade selecionado. Acima desse valor, ocorrerá aliasing– ambiguidade do sinal – e uma região de transição das cores entre azul e amarelo ocorrerá. Chamamos toda essa região proximal ao orifício regurgitante de área de isovelocidade proximal ou PISA (Proximal Isovelocity Surface Area):

Semelhante à teoria dos buracos negros, uma vez atingido esse limite de velocidade todas aquelas hemácias dentro da área de aliasing terão suas trajetórias com destino ao orifício regurgitante. Está aí a primeira semelhança entre os dois conceitos.

A segunda semelhança: como os centros dos buracos negros não podem ser visíveis, já que absorvem até a luz, durante o uso desta técnica também não vemos o “buraco” regurgitante, mas podemos estimar sua área por uma equação matemática que tem a seguinte ideia básica: se todas as hemácias que adquiriram velocidade superior ao limite de Nyquist estão fadadas a passar pelo orifício regurgitante, então o fluxo sanguíneo de toda essa região de aliasing será o mesmo fluxo que passará pela área do orifício regurgitante efetivo ou EROA (Effective Regurgitant Orifice Area). Dada a característica de semiesfera dessa calota de isovelocidade, sua área pode ser estimada por:

O raio na equação será justamente a distância entre a base da valva onde se imagina estar o orifício regurgitante até o limite da calota (transição azul-amarelo).  No mais, é resolver a equação partindo do princípio que Fluxo=Área x VTI, e que os fluxos da área de isovelocidade proximal é de mesma grandeza do fluxo no orifício regurgitante. Basta agora descobrir as velocidades para se obter a área do orifício. A velocidade do fluxo na zona de convergência (antes de passar no orifício) já foi determinada pelo ajuste da linha de base – próximo a 40cm/s (em alguns aparelhos é necessário digitar essa velocidade manualmente, ou confirmar o valor sugerido – olhar na escala). Já a velocidade do fluxo ao passar pela área de orifício regurgitante será obtida “envelopando” a VTI do refluxo, em nosso exemplo a regurgitação mitral abaixo da linha de base, captado com o doppler contínuo.

Então, PISA e EROA NÃO são a mesma coisa! Mas, podemos encontrar a EROA através da PISA comparando seus fluxos.

…a Teoria da Relatividade de Albert Einstein apresentou a força da gravidade como resultado da deformação do espaço-tempo (espaço curvo). Isso abriu caminho para o enquadramento teórico da existência dos buracos negros. No mesmo ano da apresentação do famoso estudo da teoria da relatividade geral, o físico alemão Karl Schwarzschild encontrou a solução exata da equação de Einstein para as estrelas massivas e relacionou seus raios com suas massas. Assim, ele demonstrou matematicamente a existência dessas regiões.

No início da década de 70, Stephen Hawking começou a pesquisar sobre as características dos buracos negros. Como resultado das suas pesquisas, ele previu que os buracos negros emitem radiação que podem ser detectada por instrumentos especiais – mas, não pela Ecocardiografia, ao menos atualmente!

Referências:

  1. Recommendations for Noninvasive Evaluation of Native Valvular Regurgitation A Report from the American Society of Echocardiography Developed in Collaboration with the Society for Cardiovascular Magnetic Resonance. William A. Zoghbi et al. JASE, april, 2017.
  2. Buraco Negro. Rosimar Gouveia. Disponível em www.todamateria.com.br
5 3 votos
Avaliação do artigo
Se inscrever
Notificar de
guest
0 Comentários
Feedbacks inline
Ver todos os comentários
0
Adoraria lhe escutar, por favor, comente.x