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Estudo Aponta Que Buracos Negros Supermassivos Podem Transportar Matéria Para os Vazios Cósmicos

Space Today
1 mar 2016

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O mapeamento do universo com satélites e com telescópios baseados em Terra, não só tem fornecido aos cientistas um ótimo entendimento da sua estrutura, mas também da sua composição. De um tempo pra cá, os astrônomos, astrofísicos e cosmologistas veem trabalhando com um modelo que diz que o universo é constituído de 4.9% de matéria dita “normal” (ou seja, aquela que podemos ver), 26.8% de matéria escura (que não podemos ver) e 68.3% de energia escura.

Pelo que eles têm observado, os cientistas concluíram também que a matéria normal do universo está concentrado em filamentos, como se fossem teias de aranha, que ocupam cerca de 20% do volume do universo. Mas um estudo recente realizado pelo Institute of Astro-and Particle Physics na Universidade de Innsbruck na Áustria, descobriu que uma surpreendente quantidade de matéria normal pode viver nos vazios, e que os buracos negros podem ter depositado essa matéria aí.

Em um artigo submetido para a Royal Astronomical Society (e que você pode ler no final desse post), o Dr. Haider e sua equipe descreve como eles realizaram medidas de massa e de volume das estruturas filamentares do universo para chegar a uma melhor ideia de onde a massa do universo está localizada. Para fazer isso eles usaram os dados do projeto Illustris, uma gigantesca simulação computacional que mostra a evolução e a formação das galáxias no universo.

Como um projeto de pesquisa sempre em execução e realizado por uma colaboração internacional de cientistas, e usando super computadores espalhados pelo mundo, o Illustris criou as simulações mais detalhadas do nosso universo até o momento. Começando com condições aproximadamente 300000 anos depois do Big Bang, essas simulações rastreiam como a gravidade e o fluxo de matéria mudou a estrutura do cosmos até os dias de hoje, aproximadamente 13.8 bilhões de anos mais tarde.

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O processo começa com os supercomputadores simulando um cubo do espaço no universo, que mede 350 milhões de anos-luz em cada lado. Tanto a matéria normal, como a matéria escura são tratadas, particularmente o efeito gravitacional que a matéria escura exerce sobre a matéria normal. Usando esses dados, Haider e sua equipe notou algo muito interessante sobre a distribuição da matéria no cosmos.

Essencialmente eles descobriram que cerca de 50% da massa total do universo está comprimida num volume de 0.2%, consistindo das galáxias que podemos observar. Cerca de 44% está localizada em filamentos, consistindo de partículas de gás e poeira. Os 6% restantes estão localizados nos espaços vazios que estão entre os filamentos, os chamados voids em inglês, que constitui 80% do universo.

Contudo, uma surpreendente fração da matéria normal (20%) parece ter sido transportada para essas regiões, aparentemente por buracos negros supermassivos que estão localizados no centro das galáxias. O método de entrega parece ser aquele relacionado em como os buracos negros, convertem parte da matéria que regularmente cai em sua direção em energia, que é então entregue ao gás, levando a grandes fluxos de matéria.

Esses fluxos se esticam por centenas de milhares de anos-luz além da galáxia hospedeira, preenchendo o vazio com massa invisível. Como o Dr. Haider explica, essas conclusões suportadas por esses dados são surpreendentes. “Essa simulação, é uma das mais sofisticadas já rodadas, e sugere que os buracos negros no centro de cada galáxia estão ajudando a enviar matéria para locais isolados do universo. O que nós queremos fazer agora é refinar o nosso modelo para confirmar essas descobertas iniciais”.

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As descobertas são também significantes pois elas podem oferecer uma explicação para o chamado “problema de bárions perdidos”. De maneira bem resumida, esse problema descreve como existe uma aparente discrepância entre os nossos modelos cosmológicos atuais e a quantidade de matéria normal que nós podemos ver no universo. Mesmo quando a matéria escura e a energia escura são levadas em conta, metade dos 4.9% restantes da matéria normal do universo ainda permanecem sem explicação.

Por décadas os cientistas têm trabalhado para encontrar essa “matéria perdida”, e algumas sugestões têm sido feitas sobre onde ela pode estar escondida. Por exemplo, em 2011, uma equipe de estudantes na Monash School of Physics na Austrália, confirmou que parte dessa matéria estaria na forma de matéria de baixa densidade e alta energia que poderia somente ser observada no comprimento de onda dos raios-X.

Em 2012, usando dados do Observatório de Raios-X Chandra, da NASA, uma equipe de pesquisa relatou que a nossa galáxia e as galáxias vizinhas próximas a Grande e a Pequena Nuvem de Magalhães, eram circundadas por um enorme halo de gás quente que era invisível aos comprimentos de ondas “normais”.  Essas descobertas indicaram que todas as galáxias podem ser circundadas pela massa, que, enquanto não seja visível a olho nu, é detectável usando os métodos atuais de observação.

A poucos dias atrás, pesquisadores do Commonwealth Scientific and Industrial Research Organization (CSIRO) descreveram como eles usaram as chamadas rápidas explosões de ondas de rádio, as FRBs, para medira a densidade dos bárions cósmicos, no meio intergaláctico – que levou a resultados que indicam que os nossos modelos cosmológicos atuais podem estar corretos.

Detectar e entender sobre toda a massa que está aparentemente sendo entregue para os vazios pelos buracos negros supermassivos, poderia nos dar finalmente um completo inventário de toda a matéria normal do universo. Isso é certamente uma interessante perspectiva, já que ela significa que um dos grandes mistérios cosmológicos do nosso tempo, finalmente seriam solucionados.

Agora, se nós pudéssemos considerar a matéria dita anormal no universo, e toda a energia escura, aí sim teríamos um negócio interessante.

Large scale mass_distribution_in_the_illustris_simulation from Sérgio Sacani

Fonte:

http://www.universetoday.com/127617/black_holes_hiding_matter/

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