Durante cerca de 50 anos, a comunidade científica enfrentou um problema substancial: não há matéria visível suficiente no Universo.
Toda a matéria que podemos ver – estrelas, planetas, poeira cósmica e tudo mais – não consegue explicar por que o universo se comporta dessa maneira, e deve haver cinco vezes mais dessa matéria para que as observações dos pesquisadores façam sentido. de acordo com a NASA (agência espacial dos Estados Unidos). Os cientistas chamam este assunto matéria escuraporque não interage com a luz e é invisível.
Na década de 1970, os astrônomos americanos Vera Rubin e W. Kent Ford confirmou a existência de matéria escura observando estrelas orbitando a periferia de galáxias espirais. Eles notaram que estas estrelas se moviam demasiado depressa para serem mantidas unidas pela matéria visível da galáxia e pela sua gravidade – deveriam estar a dispersar-se. A única explicação era uma grande quantidade de matéria invisível que mantinha a galáxia unida.
“O que você vê em uma galáxia espiral”, disse Rubin na época, “não é o que você obtém”. Seu trabalho foi baseado em uma hipótese formulada na década de 1930 pelo astrônomo suíço Fritz Zwicky e iniciou uma busca pela substância indescritível.
Desde então, os cientistas tentaram observar diretamente a matéria escura e até construíram grandes dispositivos para detectá-la — mas até agora, sem sucesso.
No início da busca, o renomado físico britânico Stephen Hawking postulou que a matéria escura poderia estar escondida em buracos negros – o tema principal de seu trabalho – formados durante o big bang.
Agora, um novo estudo realizado por pesquisadores do Instituto de Tecnologia de Massachusetts (MIT) trouxe a teoria de volta aos holofotes, revelando de que eram feitos esses buracos negros primordiais e potencialmente descobrindo uma tipo inteiramente novo de buraco negro exótico no processo.
“Foi realmente uma surpresa maravilhosa nesse sentido”, disse David Kaiser, um dos autores do estudo.
“Estávamos usando os famosos cálculos de Stephen Hawking sobre buracos negros, especialmente seu importante resultado sobre a radiação que os buracos negros emitem”, disse Kaiser. “Esses buracos negros exóticos surgem quando se tenta resolver o problema da matéria escura – eles são um subproduto da explicação da matéria escura.”
O começo de tudo
Os cientistas fizeram muitas suposições sobre o que poderia ser a matéria escura, desde partículas desconhecidas até dimensões extras. Mas a teoria dos buracos negros de Hawking só recentemente entrou em ação.
“As pessoas não levavam isso muito a sério até talvez há 10 anos”, disse a coautora do estudo, Elba Alonso-Monsalve, estudante de pós-graduação do MIT. “E isso acontece porque os buracos negros pareciam realmente evasivos – no início do século XX, as pessoas pensavam que eram apenas um facto matemático divertido, e não físico.”
Sabemos agora que quase todas as galáxias têm um buraco negro no seu centro, e a descoberta de Einstein das ondas gravitacionais criadas pela colisão de buracos negros em 2015 – uma descoberta marcante – deixou claro que elas estão por toda parte.
“Na verdade, o universo está cheio de buracos negros”, disse Alonso-Monsalve. “Mas a partícula de matéria escura não foi encontrada, embora as pessoas procurassem em todos os lugares que esperavam encontrá-la. Isso não significa que a matéria escura não seja uma partícula ou que seja definitivamente um buraco negro. Poderia ser uma combinação de ambos. Mas agora, os buracos negros como candidatos à matéria escura são levados muito mais a sério.”
Outros estudos recentes confirmaram a validade da hipótese de Hawking, mas o trabalho de Alonso-Monsalve e Kaiser, professor de física e professor Germeshausen de História da Ciência no MIT, vai um passo além e investiga exatamente o que aconteceu quando os buracos negros primordiais se formaram para a primeira vez.
O estudo, publicado em 6 de junho em Revista Cartas de Revisão Físicarevela que esses buracos negros devem ter surgido no primeiro quintilionésimo de segundo do Big Bang: “Isso é realmente muito cedo, e muito antes da época em que os prótons e nêutrons, as partículas de que tudo é feito, foram formados”, disse Alonso-Monsalve.
No nosso mundo quotidiano, não conseguimos encontrar protões e neutrões separados, acrescentou ela, e eles agem como partículas elementares. No entanto, sabemos que não o são, porque são feitos de partículas ainda mais pequenas chamadas quarks, unidas por outras partículas chamadas gluões.
“Não é possível encontrar quarks e glúons sozinhos e livres no universo neste momento, porque está muito frio”, acrescentou Alonso-Monsalve. “Mas no início do big bang, quando fazia muito calor, eles podiam ser encontrados sozinhos e livres. Portanto, buracos negros primordiais se formaram pela absorção de quarks e glúons livres.”
Tal formação os tornaria fundamentalmente diferentes dos buracos negros astrofísicos que os cientistas normalmente observam no universo, que são o resultado do colapso de estrelas. Além disso, um buraco negro primordial seria muito menor – apenas a massa de um asteroide, em média, condensada no volume de um único átomo. Mas se um número suficiente destes buracos negros primordiais não evaporasse no início do big bang e sobrevivesse até hoje, eles poderiam representar toda ou a maior parte da matéria escura.
Uma assinatura duradoura
Durante a formação dos buracos negros primordiais, outro tipo de buraco negro, nunca visto antes, deve ter se formado como uma espécie de subproduto, segundo o estudo. Estes teriam sido ainda menores – apenas a massa de um rinoceronte, condensada em menos do que o volume de um único próton.
Esses minúsculos buracos negros, devido ao seu pequeno tamanho, teriam conseguido adquirir uma propriedade rara e exótica da sopa de quarks e glúons em que se formaram, chamada “carga de cor”. É um estado de carga exclusivo dos quarks e glúons, nunca encontrado em objetos comuns, disse Kaiser.
Essa carga colorida os tornaria únicos entre os buracos negros, que geralmente não têm carga de nenhum tipo. “É inevitável que estes buracos negros ainda mais pequenos também se tenham formado, como um subproduto (da formação de buracos negros primordiais)”, disse Alonso-Monsalve, “mas já não existiriam hoje, pois já teriam evaporado”.
No entanto, se ainda estivessem presentes apenas dez milionésimos de segundo após o big bang, quando os protões e os neutrões se formaram, poderiam ter deixado assinaturas observáveis, alterando o equilíbrio entre os dois tipos de partículas.
“O balanço de quantos prótons e quantos nêutrons foram formados é muito delicado e depende do que mais havia no universo naquele momento. Se estes buracos negros carregados de cor ainda existissem, poderiam ter alterado o equilíbrio entre protões e neutrões (em favor de um ou de outro) apenas o suficiente para que nos próximos anos pudéssemos medi-lo”, acrescentou.
A medição pode vir de telescópios baseados na Terra ou de instrumentos sensíveis em satélites em órbita, disse Kaiser. Mas poderia haver outra forma de confirmar a existência destes buracos negros exóticos, acrescentou.
“Produzir uma população de buracos negros é um processo muito violento que enviaria enormes ondulações no espaço-tempo circundante. Essas ondulações se atenuariam ao longo da história cósmica, mas não a zero”, disse Kaiser. “A próxima geração de detectores gravitacionais poderá vislumbrar buracos negros de baixa massa – um estado exótico da matéria que foi um subproduto inesperado dos buracos negros mais comuns que poderiam explicar a matéria escura hoje.”
Muitas formas de matéria escura
O que isso significa para experimentos em andamento que tentam detectar matéria escura, como o Experimento LZ Dark Matter em Dakota do Sul?
“A ideia de que existem novas partículas exóticas continua a ser uma hipótese interessante”, disse Kaiser. “Existem outros tipos de grandes experimentos, alguns deles em construção, que buscam formas sofisticadas de detectar ondas gravitacionais. E estes poderiam de facto captar alguns dos sinais dispersos do processo muito violento de formação de buracos negros primordiais.”
Existe também a possibilidade de os buracos negros primordiais serem apenas uma fração da matéria escura, acrescentou Alonso-Monsalve. “Na verdade, não precisa ser tudo igual”, disse ela. “Há cinco vezes mais matéria escura do que matéria normal, e a matéria regular é composta por uma série de partículas diferentes. Então, por que a matéria escura deveria ser um único tipo de objeto?”
Os buracos negros primordiais recuperaram popularidade com a descoberta das ondas gravitacionais, mas pouco ainda se sabe sobre sua formação, segundo Nico Cappelluti, professor assistente do departamento de física da Universidade de Miami. Ele não estava envolvido no estudo.
“Este trabalho é uma opção interessante e viável para explicar a indescritível matéria escura”, disse Cappelluti.
O estudo é emocionante e propõe um novo mecanismo de formação para a primeira geração de buracos negros, disse Priyamvada Natarajan, Joseph S. e Sophia S. Fruton Professor de Astronomia e Física na Universidade de Yale. Ela também não esteve envolvida no estudo.
“Todo o hidrogénio e o hélio que temos hoje no nosso Universo foram criados nos primeiros três minutos, e se já existissem um número suficiente destes buracos negros primordiais até então, eles teriam impactado este processo e estes efeitos poderiam ser detectáveis”, disse Natarajan.
“O facto de esta ser uma hipótese testável através de observações é o que considero realmente excitante, além do facto de sugerir que a natureza provavelmente criou buracos negros desde os primeiros tempos através de múltiplos caminhos.”
O buraco negro mais antigo já observado foi detectado por astrônomos
Compartilhar:
empréstimo consignado banco bmg
whatsapp bmg
empréstimo bmg whatsapp
refinanciamento bmg
bmg itaú
banco bmg emprestimos
empréstimo banco bmg
banco bmg telefone
banco bmg emprestimo
consignado bmg telefone
consignado bmg itaú
empréstimo no banco bmg
consignado itau bmg
