Aglomerados de buracos negros podem ser a resposta para a matéria escura

Aglomerados de buracos negros podem ser a resposta para a matéria escura

Por Daniele Cavalcante | 07 de Dezembro de 2020 às 11h00
Aaron M. Geller/Northwestern University/CIERA

Um dos maiores desafios da astronomia moderna é desvendar a matéria escura, que corresponde a aproximadamente 80% de toda a matéria do universo. Eles podem inferir a existência dessa “coisa” porque, sem ela, é impossível explicar o que eles observam no cosmos. Ainda assim, a matéria escura é completamente invisível e indetectável, exceto pela sua força gravitacional. Mas e se estiverem procurando da maneira errada? E se, na verdade, a matéria escura for uma junção de buracos negros?

Quando falamos em buracos negros, normalmente imaginamos coisas de proporções colossais. Bem, de fato, os discos de acreção em torno desses objetos — a parte visível nas imagens — podem ser muito grandes, mas eles também variam muito de tamanho. Tudo depende do tamanho do objeto original que se colapsou para se transformar em buraco negro.

Este mapa revelou pela primeira vez onde a matéria escura está, criado a partir da observação de meio milhão de galáxias através do telescópio Hubble e outros telescópios terrestres (Imagem: Reprodução/NASA)

Os buracos negros supermassivos, por exemplo, são formados por estrelas centenas de vezes mais massivas que o Sol. Não só isso, eles também se alimentam de outros objetos, o que faz com que o horizonte de eventos — a região escura da qual nem mesmo a luz pode escapar — e o disco de acreção aumentem cada vez mais. Porém, existem buracos negros menores do que os suparmassivos, e os cientistas cogitam há algum tempo sobre os buracos negros primordiais (vamos abreviar para BNP), que seriam bem menores que quaisquer outro no universo.

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Contudo, há um problema com essa hipótese. É que, de acordo com a física conhecida até o momento, apenas estrelas muito mais massivas do que o Sol são capazes de colapsar sobre si mesmas até formar um buraco negro. Tecnicamente, qualquer objeto poderia fazer o mesmo, mas isso não acontece porque a força da gravidade que eles possuem em seus núcleos não é grande o suficiente para superar as outras forças que os mantêm íntegros. Então, como os BNPs poderiam se formar? Bem, para justificar a busca por BNPs, é necessário pensar em um mecanismo no qual eles pudessem nascer.

Como teriam nascido os buracos negros primordiais

Logo após o Big Bang, o universo estava cheio de matéria quente e densa, expandindo-se em todas as direções em alta velocidade. Havia pequenos bolsões de turbulência no "caldeirão cósmico", que deram forma e mecanismos para estruturar o universo. Basicamente, era tudo gás quente e poeira, mas a força gravitacional de determinados pontos fez com que os elementos se aglutinassem para formar estrelas. E, de acordo com as teorias sobre BNP, flutuações muito intensas, mais fortes do que as que formaram galáxias, acabaram formando esses buracos negros.

Bem, essa é a ideia geral sobre os BNPs. O que alguns pesquisadores propuseram em um novo artigo é que, durante esse período de rápida expansão após o Big Bang, o espaço-tempo teria se curvado rapidamente antes de, eventualmente, se achatar. Essas curvaturas foram curtas, mas capazes de produzir flutuações tão intensas no universo em expansão, que acabaram formando uma grande população de pequenos buracos negros.

De acordo com o estudo, esses BNPs poderiam ser encontrados através de "ondas gravitacionais secundárias". O problema é que essas ondas seriam muito mais fracas do que as ondas gravitacionais produzidas pela colisão de grandes buracos negros e, portanto, os atuais detectores seriam incapazes de encontrá-las. Mas o artigo detalha dois métodos que poderiam virar o jogo.

Primeiro buraco negro fotografado pela humanidade (Imagem: Reprodução/EHT Collaboration)

O primeiro deles seria procurar por distorções nos flashes emitidos por estrelas nêutrons giratórias — conhecidas como pulsares, que funcionam como faróis cósmicos, porque suas rotações fazem com que pisquem em tempos precisos e previsíveis. Os sinais das pulsares podem ser distorcidos por ondas gravitacionais, mesmo as secundárias. Se uma pequena variação for encontrada no tempo de emissão desses flashes, pode ser que a causa seja uma onda causada por um pequeno buraco negro primordial de origem não estelar.

Novamente, os autores do artigo se deparam com um problema: mesmo para esse método de detecção, será preciso esperar por instrumentos mais sensíveis para captar as ondas gravitacionais secundárias. Mas eles não desanimam com essa dificuldade. Afinal, o trabalho teórico da equipe ainda é uma proposta para que outros cientistas possam, também, investigar essa possibilidade.

Matéria escura ou enxames de buracos negros?

Enquanto não for possível detectar buracos negros primordiais, será difícil trabalhar sobre a ideia de que a matéria escura é, na verdade, um punhado desses buracos negros. Mas o que os BNPs têm a ver com a matéria escura? Seria realmente possível que a misteriosa substância, que compõe 80% de toda a matéria do universo, seja, na verdade, um aglomerado desses buracos negros? O cosmos está mesmo repleto desses objetos?

Por mais assustadora e estranha que pareça, a ideia pode ser viável. A matéria escura é responsável por manter a forma das galáxias, por exemplo. Os astrônomos são capazes de medir a massa de uma galáxia e calcular quanta matéria invisível está exercendo sua influência gravitacional sobre toda a estrutura galáctica. Essa matéria, ou “coisa”, indetectável de outra maneira que não a gravidade, está por toda a parte do universo, não importa para onde apontemos os telescópios.

Portanto, faz sentido imaginar que se trate de um enxame de inúmeros pequenos buracos negros de origem não estelar e massa equivalente à de um planeta. Assim como a matéria escura, eles também seriam impossíveis de se detectar senão pela gravidade. Se algum dia eles forem encontrados, pode ser que os BPNs sejam, de fato, responsáveis ​​pela maior parte — ou por toda — a matéria escura no universo.

Fonte: Space.com

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