Há muitas coisas incríveis em nosso Universo e um buraco negro é uma das mais desconhecidas. Não sabemos ao certo o que acontece dentro de um buraco negro e até mesmo a formação de buracos negros supermassivos no universo primitivo ainda está sendo trabalhada. Um grupo de físicos do Laboratório Nacional de Brookhaven abordou essa questão e apresentou uma possível solução para o mistério. A natureza da matéria escura também pode ser resolvida por essa teoria.
“A questão ainda não respondida sobre a natureza da Matéria Escura e como os buracos negros supermassivos primordiais podem crescer tão rápido em tão pouco tempo são duas questões em aberto na física e na astrofísica. Encontrar uma explicação comum para essas observações é desejável e pode nos fornecer insights sobre o funcionamento interno do Universo.”
Observações mostraram que buracos negros supermassivos podem ter se formado no início do universo. De acordo com nosso entendimento atual de como os buracos negros se formam, não haveria tempo suficiente para que isso acontecesse. Nem a acreção (quando a matéria cai em um buraco negro) nem as colisões galácticas podem explicar os buracos negros supermassivos primordiais.
Os físicos teóricos Hooman Davoudiasl, Peter Denton e Julia Gehrlein desenvolveram um modelo que descreve uma solução possível usando a ideia da matéria escura como sendo ultraleve, com uma massa 28 ordens de magnitude mais leve que o próton, mas possivelmente abrangendo anos-luz por partícula. “No nosso caso, notamos que [galáxias anãs ultrafracas] estão mostrando algumas dicas preliminares de que a matéria escura pode ser ultraleve”, diz Peter Denton. Há alguma evidência de que a distribuição de matéria escura dessas galáxias não é nítida em direção ao centro, como seria de esperar. A matéria escura ultraleve seria uma explicação para isso. “Se a amplitude da distribuição da matéria escura for comparável em todas as galáxias, isso pode indicar que a matéria escura tem um tamanho característico e é ultraleve.”
Se a matéria escura é ultraleve, então essa pode ser a chave para explicar a formação de buracos negros supermassivos primordiais. As condições necessárias para a matéria colapsar e formar um buraco negro de tamanho supermassivo eram perfeitas “Alguns dias após o Big Bang, quando o Universo tinha uma temperatura próxima à do núcleo do Sol”, de acordo com Hooman Davoudiasl. Isso seria 15 milhões de Kelvins. Essas temperaturas seriam necessárias para que esse tipo específico de matéria existisse. Uma vez que a temperatura do Universo atingiu o nível certo, a pressão poderia ter caído para um nível muito baixo, permitindo que a matéria colapsasse devido à gravidade. Isso não aconteceria com partículas conhecidas, daí a ideia de matéria escura ultraleve.
Esse colapso da matéria causaria ondas gravitacionais. “Essas ondas têm uma forma característica, por isso fazemos uma previsão para esse sinal e sua faixa de frequência esperada”, diz Peter Denton. Quando as matrizes de temporização de pulsar de próxima geração que são mais sensíveis entrarem em operação, elas poderão detectar essas ondas e fornecer validação para a teoria de que a matéria escura é ou pode ter sido ultraleve. Os cientistas poderiam então juntar mais peças do quebra-cabeça para obter uma compreensão mais clara da matéria escura, dos buracos negros e do nosso incrível universo.
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