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O Kavli Institute for the Physics and Mathematics of the Universe, ou Kavli IPMU, é o lar de muitos projetos interdisciplinares que se beneficiam da sinergia de um grande número de especialistas disponíveis no instituto.
Um desses projetos é realmente incrível, estudar os buracos negros que podem ter se formado no início do universo, antes das estrelas e das galáxias.
Esse tipo de buraco negro é conhecido como buraco negro primordial, e existem muitas teorias que dizem que eles seriam responsáveis por boa parte da matéria escura do universo, e responsáveis também por alguns sinais de ondas gravitacionais observados.
Além disso, seriam eles as sementes dos buracos negros supermassivos encontrados no centro da maior parte das grandes galáxias do universo.
OS buracos negros primordiais poderiam ter um papel muito importante na síntese de elementos pesados, quando ocorresse a fusão deles com estrelas de nêutrons e elas fossem destruídas, lançando pelo universo um material rico em nêutrons.
Uma possibilidade interessante é que os buracos negros primordiais poderiam ter se formado a partir de universos bebês, criados durante o período de inflação do universo.
O período de inflação foi caracterizado por uma rápida expansão do universo e pode ter sido nesse período que as estruturas que observamos hoje, como galáxias e aglomerados de galáxias podem ter sido semeadas.
Durante a inflação do universo, universos bebês podem ter sido ramificados a partir do nosso universo, e um pequeno universo bebê poderia eventualmente colapsar, e a grande quantidade de energia liberada em um pequeno volume formaria um buraco negro.
Um destino muito mais peculiar teria para um universo bebê maior. Se ele fosse maior que um determinado tamanho crítico, a Teoria Geral da Relatividade de Einstein permitiria que esse universo bebê pudesse existir em um estado em que ele apareceria de forma diferente para um observador dentro e para outro fora do universo.
Para um observador dentro do universo, ele seria um universo em expansão, enquanto que para um observador fora dele, como nós no caso, ele seria um buraco negro.
Em qualquer um dos casos, seja para um universo bebê pequeno ou para um maior, nós veríamos como um buraco negro primordial que ocultam a estrutura subjacente de múltiplos universos atrás de seus horizontes de eventos.
Só para lembrar o horizonte de eventos é a fronteira além da qual, tudo, até mesmo a luz está aprisionada e não pode escapar do buraco negro.
Em um novo estudo, a equipe que caça buracos negros primordiais descreve um novo cenário para a sua formação e mostra que os buracos negros originados do cenário de multiverso, poderiam ser encontrados usando para isso a Hyper Suprime-Cam, que fica montada no Telescópio Subaru de 8.2 metros de diâmetro a 4200 metros de altura no opo do Monte Mauna Kea no Havaí.
Por que essa gigantesca câmera digital seria indispensável para essa pesquisa e por que ela seria capaz de detectar os buracos negros primordiais?
A Hyper Suprime Cam tem uma capacidade única de fazer imagens da galáxia de Andrômeda de forma inteira a cada poucos minutos.
Se um buraco negro passar na linha de visão entre a câmera e as estrelas da galáxia, a gravidade do buraco negro irá distorcer os raios de luz e fazer com que as estrelas ou a estrela apareça mais brilhante por um curto intervalo de tempo.
A duração dessa variação de brilho da estrela diz para os astrônomos qual a massa do buraco negro.
Com as observações da Hyper Suprime Cam, é possível observar de forma simultânea cem milhões de estrelas, criando assim algo parecido com uma grande rede para capturar a presença do buraco negro primordial que passa na frente da linha de visão.
E agora, o melhor de tudo, se segura aí.
As primeiras observações feitas com a Hyper Suprime Cam já mostrararam um intrigante evento candidato que é consistente com um buraco negro primordial de um multiverso.
O estudo detectou o que seria um buraco negro com massa equivalente à massa da nossa Lua.
Encorajados por esse primeiro sinal, e guiados por um novo entendimento teórico, a equipe está conduzindo uma nova rodade de observações para estender a pesquisa e fornecer um teste definitivo se os buracos negros primordiais do cenário de multivero podem ser os responsáveis por toda a matéria escura do nosso universo.
Fontes:
https://www.ipmu.jp/en/20201224-PBH-multiverse
https://arxiv.org/pdf/2001.09160.pdf
https://arxiv.org/pdf/2011.10606.pdf
#PRIMORDIALBLACKHOLES #DARKMATTER #SPACETODAY
Sérgio Sacani
Formado em geofísica pelo IAG da USP, mestre em engenharia do petróleo pela UNICAMP e doutor em geociências pela UNICAMP. Sérgio está à frente do Space Today, o maior canal de notícias sobre astronomia do Brasil.
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