Uma das teorias mais famosas de Stephen Hawking acaba de sofrer um grande golpe

Uma das teorias mais famosas de Stephen Hawking sobre a matéria escura – de que essa substância misteriosa e invisível é composta de buracos negros primordiais – recentemente sofreu um grande golpe. Essa conclusão vem de um enorme telescópio que capturou uma imagem de uma galáxia inteira. [Tudo o que você precisa saber sobre buracos negros]

As descobertas não descartam completamente a famosa noção de Stephen Hawking. Mas eles sugerem que os buracos negros primordiais teriam que ser minúsculos para explicar a matéria escura.

Uma imagem da galáxia de Andrômeda capturada com o HSC. Um instantâneo recente de Andrômeda encontrou apenas um sinal que poderia ter vindo de um buraco negro primordial de tamanho médio, ou um que se formou logo após o Big Bang.
Crédito: Copyright HSC-SSP e NAOJ

Mistério da matéria escura

A matéria escura é o nome dado pelos físicos para explicar um fenômeno particularmente misterioso: tudo no universo se move, orbita e gira como se houvesse mais massa do que podemos detectar. As explicações para a matéria escura variam de partículas fantasmas chamadas neutrinos até novas leis da física. Na década de 1970, Stephen Hawking e seus colegas teorizaram que o Big Bang pode ter criado um grande número de buracos negros relativamente pequenos – cada um do tamanho de um próton. Esses minúsculos buracos negros antigos seriam difíceis de ver, mas ainda assim exerceriam uma grande atração gravitacional sobre outros objetos – as duas propriedades conhecidas da matéria escura.

Até agora, essa teoria só poderia ser testada para buracos negros primordiais mais pesados ​​que a lua. Mas à medida que a tecnologia melhorou, os cientistas conseguiram tirar fotos mais nítidas e mais nítidas do espaço sideral. A câmera digital Hyper Suprime-Cam (HSC) no telescópio Subaru, no Havaí, é uma peça avançada de tecnologia de imagem que pode tirar uma foto de toda a galáxia de Andrômeda (a galáxia mais próxima da nossa) em uma única foto.

Masahiro Takada e sua equipe do Instituto Kavli de Física e Matemática do Universo no Japão usaram essa câmera para procurar buracos negros primordiais; seus resultados foram publicados no início deste mês na revista Nature Astronomy.

Os buracos negros não emitem luz, no entanto, os buracos negros supermassivos, como aquele no coração da galáxia Messier 87, são orlados por discos brilhantes de matéria quente. Os buracos negros primordiais, no entanto, são bilhões de vezes menores e não têm matéria visível e brilhante ao seu redor. Em vez disso, procurar por pequenos buracos negros significa procurar por lugares onde seus poderosos campos gravitacionais curvem a luz – um fenômeno chamado microlente.

Os telescópios encontram microlentes de buracos negros tirando muitas fotos diferentes de uma estrela ao longo do tempo. Um buraco negro passando na frente daquela estrela distorcerá sua luz, fazendo-a brilhar; quanto menor o buraco negro, mais rápido será o flash. “Se um objeto microlente tem, digamos, uma massa solar”, disse Takada, referindo-se à massa do Sol, “a escala de tempo do flash microlente é de alguns meses ou um ano”. Mas os buracos negros primordiais que eles procuravam tinham apenas uma pequena fração dessa massa, aproximadamente a massa da lua. Isso significa que seus flashes seriam muito mais curtos. O HSC é “único”, segundo Takada, na medida em que permite registrar imagens de todas as estrelas da galáxia de Andrômeda de uma só vez, a intervalos de exposição incrivelmente rápidos (para astrônomos) – cada intervalo tem apenas 2 minutos de duração.

Takada e sua equipe tiraram cerca de 200 fotos da galáxia de Andrômeda durante 7 horas em uma noite. Eles encontraram apenas um evento potencial de microlente. Se os buracos negros primordiais constituíssem uma fração significativa da matéria escura, Takada disse, eles deveriam ter visto aproximadamente 1.000 sinais de microlentes.

Foi este o último prego no caixão? A teoria de Hawking está realmente morta? Não é assim, de acordo com Takada, que diz que os buracos negros primordiais de uma certa faixa de massas ainda não foram totalmente eliminados como candidatos.

“Ainda há algumas massas onde as restrições são fracas, em torno de 20-30 massas solares”, disse Takada. “Esses ainda podem ser de 1% a 10% da matéria escura … e ainda há uma janela em massas mais baixas, como a massa de um asteroide muito pequeno”.

Houve, no entanto, um “flash” detectado em sua pesquisa. Embora fosse um único resultado preliminar, poderia acabar sendo incrivelmente importante: a primeira detecção de um buraco negro primordial, o que seria uma validação inovadora de alguns dos trabalhos de Hawking.

“Apenas uma observação não é tão convincente”, disse Takada. “Precisamos de mais observações para confirmar. Se fosse realmente [um buraco negro primordial], deveríamos continuar a encontrar a mesma coisa”, enquanto continuam a usar o HSC para procurar mais microlentes. [LiveScience]

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