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Ondulações no espaço-tempo revelam traços de buracos negros do início do universo

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08 de Abril de 2021
Buracos negros primordiais poderiam dar a resposta sobre a questão da matéria escura.
Créditos: Shutterstock

Há uma conexão entre a matéria escura e os buracos negros primordiais? E se a misteriosa matéria escura que os cientistas lutam para descobrir fosse na verdade feita a partir de buracos negros que existiam no início do universo?

O conceito de matéria escura desempenha um papel importante na astrofísica e cosmologia modernas - torna relativamente fácil explicar as curvas de rotação das galáxias, lentes gravitacionais e a taxa de expansão observada do universo, permanecendo uma teoria autossuficiente que não requer a seleção de muitos coeficientes numéricos. Evidência experimental direta da existência de matéria escura - por exemplo, o espalhamento de suas partículas constituintes por partículas do Modelo Padrão - ainda não foi encontrada.

Até o momento, os físicos têm que se limitar a evidências indiretas da interação gravitacional da matéria escura e comum e melhorar os detectores. Resultados de novos estudos aparecem literalmente todos os meses, se não todas as semanas. Mas agora uma equipe científica chegou à conclusão de que a matéria escura pode ser feita a partir de buracos negros primordiais, ou seja, buracos negros que foram criados logo após o Big Bang. Os cientistas analisaram os dados de duas ondulações no espaço-tempo que ocorreram após duas colisões individuais entre buracos negros e estrelas de nêutrons ou buracos negros maiores.

Os buracos negros primordiais são candidatos mais fortes em comparação com outros para o papel da matéria escura na medida em que permitem resolver o chamado “problema do halo cúspide”. Consiste no fato de que os modelos de computador da evolução das galáxias prometem um aumento acentuado na densidade da matéria escura perto de seu centro, enquanto as curvas de rotação observadas na realidade indicam mais uma distribuição constante.


Ondas gravitacionais podem ajudar a detectar buracos negros primordiais, auxiliando na busca por respostas sobre a composição da matéria escura.
Fonte: R. Hurt/Caltech-JPL

Modelos, onde a matéria escura consiste em buracos negros primordiais, não mostram tais picos. Além disso, o movimento das estrelas dentro de uma galáxia cercada por buracos negros primordiais é ligeiramente diferente do movimento das estrelas em outros modelos de matéria escura. E aqui está outro problema - os buracos negros primordiais são tão hipotéticos quanto a matéria escura. Ambos ainda não foram oficialmente descobertos ou confirmados, mas se encaixam perfeitamente na explicação de processos e fenômenos no universo que o modelo padrão não pode explicar.

Numerosas simulações e cálculos confirmaram que, se os buracos negros primordiais existiam no universo primordial, o maior deles ainda poderia existir no universo moderno. Uma teoria sugere que estrelas de nêutrons podem atrair matéria escura a ponto de ambas colapsarem em um buraco negro, enquanto outra hipótese diz que elas podem se fundir com os buracos negros primordiais. Ambos, então, continuariam a atrair matéria escura até que a estrela de nêutrons desaparecesse completamente, deixando apenas um buraco negro para trás.

A equipe científica analisou dezenas de detecções de ondas gravitacionais apenas para descobrir que duas de 2019 corresponderiam às características de buracos negros primordiais. Isso não confirma que existem. De fato, há várias outras explicações possíveis, mas este estudo pode levar a testes importantes que irão explicar esses buracos negros e como eles podem estar relacionados com a matéria escura. Além disso, os resultados podem confirmar que a matéria escura é feita de buracos negros. Como de costume, este é apenas o estudo inicial e levará anos de observação e coleta de dados antes que os cientistas possam responder a essa pergunta. No entanto, este é um grande passo à frente.

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