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Telescópio Grace Roman vai tentar detectar buracos negros primordiais

Os buracos negros primordiais são objetos que existem apenas no mundo das hipóteses, mas, caso realmente existam, o telescópio Grace Roman poderá encontrá-lo

10 nov 2023 - 13h01
(atualizado às 15h46)
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Um novo estudo mostrou como o telescópio Nancy Grace Roman vai poder ajudar a encontrar buracos negros primordiais. Eles são objetos hipotéticos nunca observados que poderiam responder algumas das maiores perguntas da astrofísica moderna.

Foto: Reprodução/NASA / Canaltech

Os astrônomos já conhecem três tipos de buracos negros. Entre eles, estão os de massa estelar, por exemplo, que se formam quando uma estrela mais massiva que o Sol colapsa sobre sua própria gravidade. Esse é um mecanismo bem comum e descrito por modelos matemáticos há décadas.

Além disso, os cientistas também sabem muito sobre os buracos negros supermassivos e até fotografaram dois deles, mas ainda não se sabe como exatamente se formaram. Evidências de buracos negros intermediários também já foram detectadas, mesmo que nenhum tenha sido confirmado, ao menos por enquanto.

Por fim, existe ainda uma classe destes objetos que ainda não saíram do mundo das hipóteses por falta de qualquer evidência: os buracos negros primordiais. Eles teriam se formado logo após os Big Bang devido à densidade extrema da matéria, enquanto o universo ainda era quente e compacto, mas seriam muito pequenos.

Conceito artístico do telescópio Nancy Grace Roman em atividade no espaço (Imagem: Reprodução/NASA's Goddard Space Flight Center)
Conceito artístico do telescópio Nancy Grace Roman em atividade no espaço (Imagem: Reprodução/NASA's Goddard Space Flight Center)
Foto: Canaltech

O tamanho deduzido para esses objetos é tão pequeno que eles poderiam ser facilmente confundidos com planetas errantes, isto é, aqueles que se desprenderam da influência gravitacional de suas estrelas e vagam livremente pelo universo. Mesmo assim, se existirem, os buracos negros primordiais poderiam ser parte da matéria escura do universo.

Como encontrar buracos negros primordiais

Segundo a nova pesquisa, o novo telescópio poderia encontrá-los caso estejam escondidos no meio de alguma população de objetos de pequena massa, como os planetas errantes. Com as capacidades do Grace Roman na observação no infravermelho, o telescópio também poderia diferenciar os objetos entre planetas e buracos negros primordiais.

Já que esses corpos de baixa massa são tão pequenos e difíceis de se detectar, os cientistas planejam contar com a ajuda das microlentes gravitacionais. Elas são uma espécie de lupa cósmica que amplia a imagem de fontes luminosas distantes, como galáxias.

Lentes se formam quando um objeto massivo está suficientemente alinhado entre a Terra e a fonte ampliada. Ao detectar uma lente gravitacional ampliando a luz de uma galáxia distante, por exemplo, os astrônomos logo identificam o objeto que criou essa lente, geralmente um aglomerado de galáxias. Contudo, os cientistas não conseguiram descobrir a origem de algumas microlentes encontradas, ou seja, elas foram formadas por objetos invisíveis.

Exemplo de um evento de microlente gravitacional observado pelo Hubble, formada por um buraco negro. Nos detalhes, da esquerda para a direita, é possível observar a mudança no brilho de uma estrela causada pela passagem do objeto invisível e compatco (Imagem: Reprodução/NASA/ESA/K. Sahu (STScI)/J. DePasquale (STScI))
Exemplo de um evento de microlente gravitacional observado pelo Hubble, formada por um buraco negro. Nos detalhes, da esquerda para a direita, é possível observar a mudança no brilho de uma estrela causada pela passagem do objeto invisível e compatco (Imagem: Reprodução/NASA/ESA/K. Sahu (STScI)/J. DePasquale (STScI))
Foto: Canaltech

Ao contrário das lentes gravitacionais que se formam por grandes objetos muito massivos, as microlentes só aparecem quando a luz da fonte luminosa distante passa por um objeto pequeno e compacto, como estrelas e planetas. Portanto, algumas dessas microlentes que permanecem misteriosas pode ter sido formada por planetas errantes ou buracos negros bem pequenos.

Seguindo esse raciocínio, os autores do novo estudo demonstraram que o Grace Roman poderia fazer um levantamento dessas microlentes e criar estatísticas a serem analisadas. Eles esperam que o telescópio "observe centenas de eventos de microlentes de baixa massa, permitindo uma caracterização estatística robusta desta população".

Com esses dados, os cientistas poderiam determinar a partir de qual tipo de objeto essas microlentes se formaram. A resposta pode representar a primeira evidência concreta de buracos negros primordiais e, consequentemente, vai permitir novos estudos sobre a natureza da matéria escura. O Roman deve ser lançado em 2027.

O artigo da pesquisa foi publicado no arXiv.org e ainda aguarda revisão de pares.

Fonte: Universe Today, arXiv.org

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