Ondulações na estrutura do espaço-tempo conhecidas como “ondas gravitacionais” podem fornecer a primeira evidência tentadora de pequenos buracos negros nascidos durante o Big Bang. Por sua vez, estes buracos negros primordiais poderiam explicar a maior parte, senão toda, da substância mais misteriosa do universo, conhecida como matéria escura.
Diferente da massa estelar buraco negroo buraco negro original não nasceu quando a sua massa era enorme. Estrela morte, mas por causa das flutuações de densidade que ocorreram imediatamente após o nascimento do universo. Isto significa que são provavelmente muito mais pequenos do que os buracos negros de massa estelar, que têm pelo menos a mesma massa de vários sóis. Esses Big BangA massa do buraco negro “não astrofísico” que nasce pode ser tão pequena quanto a massa de um asteróide comum ou tão grande quanto a massa de um planeta massivo.
“Os buracos negros mais comuns são formados por supernovas, a morte de estrelas massivas. Portanto, suas massas podem variar de algumas vezes a massa do Sol a bilhões de massas solares”, disse Nico Cappelluti, pesquisador da Universidade de Miami. disse em um comunicado. “Acreditamos que o nosso estudo ajudará a confirmar que eles (buracos negros primordiais) existem.”
O sinal de onda gravitacional mencionado acima ainda pode ser um alarme falso, resultado de interferência ou “ruído” do braço laser do grande interferômetro do LIGO. No entanto, Cappellutti e o seu colega Alberto Magalgia, da Universidade de Miami, acreditam que este sinal incomum não pode ser causado por outra coisa senão um buraco negro primordial.
Eles pretendem provar isso.
“Tentamos estimar quantos buracos negros primordiais podem existir no universo e quantos LIGO deveriam ser capazes de detectar, e nossos resultados são encorajadores”, disse Magaraja. “Prevemos que buracos negros subsolares como os observados pelo LIGO deveriam de facto ser raros, o que é consistente com a frequência com que tais eventos foram observados até à data.”
“Para os sinais do LIGO que carecem de qualquer explicação astrofísica tradicional, a explicação mais plausível é a deteção de buracos negros primordiais. O nosso estudo mostra que estes buracos negros primordiais podem ser responsáveis por uma grande parte, ou mesmo toda, da matéria escura.”
Conectando matéria escura e buracos negros primordiais
A matéria escura é um enigma urgente para os físicos porque, embora a matéria escura represente 85% da matéria do universo e, portanto, supere a “matéria cotidiana” composta de estrelas, planetas, luas, asteróides, nossos corpos e tudo o que vemos ao nosso redor em uma proporção de cinco para um em peso, eles não sabem o que essa matéria realmente é. Isto ocorre em parte porque, ao contrário das partículas que constituem a matéria cotidiana, a matéria escura não interage com a radiação eletromagnética ou a luz. Isto torna-a efetivamente invisível, e os cientistas só podem inferir a existência da matéria escura através das suas interações com ela. gravidade e os efeitos indiretos que isso tem sobre a luz e a matéria cotidiana.
Na verdade, a influência gravitacional da matéria escura é crucial porque a gravidade da matéria visível nas galáxias não é forte o suficiente para mantê-las unidas.
As características incomuns da matéria escura levaram os cientistas a procurar fora do modelo padrão da física de partículas partículas que pudessem constituir a matéria escura. Até agora, a pesquisa não revelou nada. Isto levou alguns cientistas a especular que a matéria escura pode ter sido criada parcial ou totalmente por buracos negros primordiais. Como todos os buracos negros, os buracos negros primordiais têm massa e, portanto, interagem com a gravidade, e são efetivamente invisíveis porque estão rodeados por uma superfície que retém luz, chamada horizonte de eventos. Isso os torna ideais para a matéria escura.
No entanto, como admitem Cappelluti e Magalaggia, embora estejam convencidos de que este misterioso sinal aponta para a existência de buracos negros primordiais, são necessárias mais provas para estes buracos negros não astrofísicos antes que possam ser firmemente ligados à matéria escura.
Com o LIGO dos EUA e os seus parceiros detectores de ondas gravitacionais, o italiano Virgo e o japonês KAGRA, a prepararem-se para aumentar a sensibilidade, e com um grande número de futuros detectores de ondas gravitacionais de alta sensibilidade, como o LISA (Laser Interferometer Space Antenna) baseado no espaço, no horizonte, pode ser apenas um caso de esperar que a tecnologia alcance a teoria. Mas isso não é novidade. Considerando que as ondas gravitacionais foram previstas pela primeira vez por Einstein em 1915 e só foram detectadas com sucesso 100 anos depois, em 2015, encontrar estas ondulações no espaço-tempo tem sido um jogo de espera que requer muita paciência.
“O LIGO encontrou evidências muito fortes de que estes tipos de buracos negros existem. Mas precisaríamos de detetar outro sinal deste tipo, ou mesmo vários outros, para confirmar conclusivamente que são reais,” disse Cappellutti. “Mas está claro que não podemos descartar que sejam reais.”
A pesquisa da equipe foi aceita para publicação no The Astrophysical Journal e está disponível como pré-impressão no repositório do artigo. arXiv.
