Uma nova investigação sugere que a substância mais misteriosa do Universo, a matéria escura, pode ter formado buracos negros supermassivos há mil milhões de anos.
Desde então O Telescópio Espacial James Webb (JWST) começou a enviar dados para a Terra no verão de 2022, apresentando um problema estranho no colo dos cientistas que descobriram que era enorme. Buracos negros 500 milhões de anos depois Big Bang Um problema, porém, são os processos de fusão e alimentação que permitem que os buracos negros atinjam milhões de bilhões de vezes. o sol Pegue o mínimo 1 bilhão Anos para concretizar.
Um mecanismo sugerido para o crescimento inicial de buracos negros é o colapso direto de grandes nuvens de gás e poeira, nascendo uma estrela massiva, formando um buraco negro semente instantaneamente, sem tempo para viver a sua vida e depois morrer.
No entanto, esse processo exige que estrelas brilhem nessas nuvens, fornecendo-lhes energia – mas isso é raro. É extremamente raro explicar a abundância dos primeiros buracos negros supermassivos observados pelo JWST. Isto é, a menos que haja outra fonte de energia para ajudar no processo.
“O nosso estudo sugere que a matéria escura em decomposição pode alterar profundamente a evolução das primeiras estrelas e galáxias, com consequências generalizadas por todo o Universo,” disse o líder da equipa, Yash Aggarwal, da Universidade da Califórnia, em Riverside. disse em um comunicado. “Como o JWST revela agora um grande número de buracos negros no universo primitivo, este mecanismo pode ajudar a preencher a lacuna entre a teoria e a observação.”
A matéria escura decai?
A matéria escura é a substância misteriosa que constitui 85% da matéria do universo. É muito interessante porque não interage com a luz (mais precisamente, com a radiação eletromagnética). Isto não só a torna efetivamente invisível, mas também diz aos cientistas que a matéria escura não pode ser composta de eletrões, neutrões e protões, as partículas que constituem os átomos que constituem as estrelas, os planetas, as luas, os nossos corpos e tudo o que nos rodeia.
Isto estimulou a busca por partículas além do modelo padrão da física de partículas. Essas partículas hipotéticas têm uma gama de massas e propriedades possíveis. Alguns passam uns pelos outros como fantasmas, interagindo entre si e trocando energia, enquanto outros se desintegram em partículas menores, liberando pouca energia no processo.
Aggarwal e Flip Tanedo, colega da UCR, acham que seria necessário apenas um bilhão de trilionésimos da energia de uma bateria AA para “sobrecarregar” as nuvens de gás primordial, que a decomposição da matéria escura é capaz de fornecer.
“As primeiras galáxias eram essencialmente bolas de gás hidrogênio primitivo, cuja química era incrivelmente sensível à injeção de energia em escala atômica”, disse Danedo. “Estas são as propriedades que queremos para um detector de matéria escura – a assinatura destes ‘detectores’ poderia ser os buracos negros supermassivos que vemos hoje.”
O trabalho da equipe permitiu-lhes estreitar uma faixa hipotética de massa entre 24 e 27 elétron-volts para partículas de matéria escura capazes de desencadear o colapso direto de um buraco negro. A decisão da equipe decorre de uma série de coincidências felizes que ajudaram a reunir a combinação certa de físicos de partículas, cosmólogos e astrofísicos para desenvolver a teoria da coincidência cósmica.
“Mostramos que o ambiente certo de matéria escura poderia tornar mais provável a ‘coincidência’ do colapso direto de buracos negros”, disse Tanedo. “Da mesma forma, o apoio ao trabalho interdisciplinar ajudou a tornar possível a ‘coincidência’ que levou a este trabalho.”
O estudo do painel foi publicado na terça-feira (14 de abril). Jornal de Cosmologia e Astrofísica.
