Ondulações na estrutura do espaço e do tempo, chamadas “ondas gravitacionais”, podem ter fornecido a primeira evidência chocante de pequenos buracos negros nascidos durante o Big Bang. Esses buracos negros primordiais podem ser responsáveis por toda a matéria mais misteriosa do universo, chamada matéria escura.
Ao contrário da massa estelar Buracos negrosOs buracos negros primordiais não nasceram quando eram massivos Estrelas morreu, mas devido a flutuações na densidade imediatamente após o nascimento do cosmos. Isso significa que podem ser muito menores que os buracos negros de massa estelar, que têm pelo menos a mesma massa de vários sóis. Estes são Big Bang-Buracos negros “não astronômicos” nascidos podem ter massas tão pequenas quanto a de um asteróide médio ou tão grandes quanto a de um planeta massivo.
“Os buracos negros mais comuns são formados como resultado de uma supernova, a morte de uma estrela massiva. Portanto, a sua massa varia entre algumas vezes a do Sol e milhares de milhões de massas solares,” disse Nico Cappelluti, investigador da Universidade de Miami. disse em um comunicado. “Esperamos que o nosso estudo ajude a confirmar que eles (buracos negros primordiais) realmente existem.”
Existe a possibilidade de que o sinal de onda gravitacional mencionado acima tenha sido um alarme falso, resultado de interferência ou “ruído” nos enormes braços de laser do interferômetro do LIGO. No entanto, Cappelluti e o seu colega da Universidade de Miami, Alberto Magarazzia, acreditam que o sinal incomum não poderia ser causado por outra coisa senão um buraco negro primordial.
Eles querem provar isso.
“Tentamos estimar quantos buracos negros primordiais podem existir no universo e quantos deles o LIGO poderia detectar, e nossos resultados são encorajadores”, disse Maharajya. “Prevemos que buracos negros subsolares como os observados pelo LIGO deveriam ser realmente raros, dado o quão raros tais eventos têm sido até agora.
“A explicação mais plausível para o sinal LIGO, que não tem explicação astrofísica convencional, é a deteção de um buraco negro primordial. E a nossa investigação indica que estes buracos negros primordiais podem ser responsáveis por uma fração significativa da matéria escura.”
Conectando matéria escura e buracos negros primordiais
A matéria escura é um quebra-cabeça importante para os físicos porque, apesar de constituir 85% da matéria do universo, eles não sabem o que realmente é essa matéria, superando a “matéria cotidiana” que inclui estrelas, planetas, luas, asteróides, nossos corpos e tudo o mais que vemos ao nosso redor. Isso ocorre em parte porque, ao contrário das partículas que constituem a matéria cotidiana, a matéria escura não interage com a radiação eletromagnética, que é luz para você e para mim. Isto torna-o efetivamente invisível, e os cientistas só podem inferir a presença de matéria escura devido à sua interação. Gravidade E tem impacto na luz e nas coisas do dia a dia.
Na verdade, a influência gravitacional da matéria escura é importante porque a atração gravitacional da matéria visível por si só não é suficiente para manter as galáxias unidas.
As propriedades incomuns da matéria escura levaram os cientistas a ir além do modelo padrão da física de partículas para procurar as partículas que a compõem. Até agora, esta busca resultou de mãos vazias. Isto levou alguns cientistas a sugerir que a matéria escura pode ser parcial ou totalmente explicada pelos buracos negros primordiais. Como todos os buracos negros, os buracos negros primordiais têm massa e, portanto, interagem com a gravidade, e são invisíveis porque são delimitados por uma superfície que retém luz chamada horizonte de eventos. Isso os torna adequados para a matéria escura.
No entanto, como admitem Cappelluti e Maharaja, como acreditam que este sinal misterioso indica a existência de buracos negros primordiais, são necessárias muito mais provas para ligar firmemente estes buracos negros não astrofísicos à matéria escura.
Com o LIGO, sediado nos EUA, e os seus parceiros detectores de ondas gravitacionais Virgo, em Itália, e KAGRA, no Japão, a tecnologia aguarda, com maior sensibilidade e uma riqueza futura de detectores de ondas gravitacionais altamente sensíveis, como o LISA (Laser Interferometer Space Antenna), baseado no espaço. Mas não é nada novo. Considerando que as ondas gravitacionais foram previstas pela primeira vez por Einstein em 1915 e a primeira detecção bem-sucedida foi feita 100 anos depois, em 2015, a caça a essas ondulações no espaço-tempo é sempre um jogo de espera que requer paciência.
“O LIGO recolheu fortes evidências de que estes tipos de buracos negros existem. Mas precisamos de encontrar outro sinal, ou mesmo vários outros, para confirmar que as armas fumegantes são reais”, disse Cappelluti. “Mas o que está claro é que não podem ser descartados como reais.”
A pesquisa da equipe foi aceita para publicação no The Astrophysical Journal e está disponível como pré-impressão no repositório de artigos. arXiv.
