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Mini buracos negros teriam devorado estrelas de dentro para fora

A matéria escura pode ser feita de mini buracos negros que devoraram estrelas de dentro para fora, segundo estudo

9 abr 2024 - 17h03
(atualizado às 19h45)
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Os buracos negros primordiais formados logo após o Big Bang poderiam ser o componente da misteriosa matéria escura. Ao menos essa é a conclusão de um novo estudo, publicado no MNRAS, que também sugere procurar evidências com os telescópios Hubble e James Webb.

Foto: ESA/Hubble, N. Bartmann / Canaltech

A matéria escura é algo massivo e invisível, detectável somente por sua influência gravitacional em galáxias. Embora represente 85% da massa do universo, ninguém sabe de que é feita.

O estudo publicado no MNRAS sugere que ela seria composta por buracos negros primordiais (PBHs), objetos hipotéticos com a massa de um asteroide e dimensões microscópicas.

Essa não é a primeira vez que cientistas propõem que a matéria escura seja formada por PBHs, mas o novo artigo científico apresenta um mecanismo que pode explicar como isso poderia ter acontecido.

Estimativa da proporção de matéria escura, energia escura e matéria visível no universo (Imagem: Reprodução/Mohamed Abdullah/UC Riverside)
Estimativa da proporção de matéria escura, energia escura e matéria visível no universo (Imagem: Reprodução/Mohamed Abdullah/UC Riverside)
Foto: Canaltech

Durante a década de 1960, os físicos cogitaram que buracos negros poderiam não somente por meio das explosões de estrelas massivas, mas também diretamente de regiões de matéria extremamente compactas instantes após o Big Bang.

Tais regiões poderiam ser do tamanho de partículas, ou até de objetos milhares de vezes mais massivos do que o Sol. Muitos dos PBHs seriam, no entanto, tão massivos quanto alguns asteroides do Sistema Solar, abrindo algumas possibilidades interessantes.

Entre as possibilidades, os autores do estudo apontaram que esses PBHs teriam órbitas que os levam em direção a estrelas em formação. Geralmente, o que ocorre é que as estrelas são atraídas por buracos negros por estes serem muito massivos, mas os PBHs seriam pequenos o suficiente para ocorrer o oposto.

Estrelas devoradas por buracos negros

Assim, ao se aproximar de uma estrela em formação, o buraco negro primordial perde um pouco de velocidade devido ao atrito e acaba por atravessá-la. Após muitas passagens pelo interior da estrela bebê, os PBHs acabam "presos" gravitacionalmente no interior da estrela.

Com isso, o buraco negro minúsculo começa a "devorar" a estrela de dentro para fora, formando um disco de acreção dentro dela. Esse processo resulta na destruição de estrelas muito antigas e que têm até 80% da massa do Sol.

Seguindo esse raciocínio, os autores do estudo descobriram que essa destruição das primeiras estrelas bebês resultaria em um déficit de estrelas antigas em galáxias onde os PBHs são prováveis. Entretanto, a massa delas ainda estariam ali, no mesmo lugar, agora fazendo parte dos buracos negros.

Em outras palavras, a massa de todas as estrelas de uma galáxia devoradas de dentro para fora por PBHs agora está invisível e super compactada. Se elas estiverem distribuídas ao redor de sua galáxia, isso poderia explicar parte da matéria escura.

Concepção artística do universo primordial, incluindo buracos negros primordiais (Imagem: Reprodução/ESA/Science Office)
Concepção artística do universo primordial, incluindo buracos negros primordiais (Imagem: Reprodução/ESA/Science Office)
Foto: Canaltech

Para detectar esses mini buracos negros, os autores sugerem procurar galáxias anãs ultrafracas com menos estrelas do que o esperado. Eles disseram que se houver estrelas suficientemente consumidas por buracos negros para serem detectadas, haveria uma alta densidade de matéria escura na galáxia anfitriã.

Outra pista é que os PBHs poderiam se mover lentamente através de sua galáxia hospedeira para serem capturados pelas estrelas em formação. "Com base nas nossas observações e modelos, estas condições só são atualmente satisfeitas em galáxias anãs ultrafracas", disseram os autores.

Telescópios atuais, como o Hubble e o James Webb podem observar diversas galáxias desse tipo, na busca por candidatas a possuir menos estrelas massivas do que o previsto. "Estamos atualmente analisando a possibilidade de que o telescópio Euclides também seja capaz de detectá-las," disse Nicolas Esser, líder do estudo.

A equipe de Esser sabe que a hipótese é bastante especulativa, mas pode haver chances de estar correta. Se o número de estrelas massivas e antigas for o esperado de acordo com os modelos teóricos, os cientistas poderiam descartar os PBHs como componentes da matéria escura.

Fonte: MNRAS, LiveScience

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