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Num cenário hipotético, pequenos buracos negros primordiais poderiam ser capturados por estrelas recém-formadas. Uma equipa internacional, liderada por investigadores do Instituto Max Planck de Astrofísica, modelou agora a evolução destas chamadas “estrelas Hawking” e descobriu que podem ter tempos de vida surpreendentemente longos, assemelhando-se a estrelas normais em muitos aspectos. O trabalho está publicado no The Astrophysical Journal .
A asterosismologia poderia ajudar a identificar tais estrelas, o que por sua vez poderia testar a existência de buracos negros primordiais e o seu papel como componente da matéria escura .
Vamos fazer um exercício científico: se assumirmos que um grande número de buracos negros muito pequenos foram criados logo após o Big Bang (os chamados buracos negros primordiais), alguns deles poderão ser capturados durante a formação de novas estrelas. Como isso afetaria a estrela durante sua vida?
“Os cientistas às vezes fazem perguntas malucas para aprender mais”, diz Selma de Mink, diretora do departamento estelar do Instituto Max Planck de Astrofísica (MPA). “Nem sabemos se tais buracos negros primordiais existem, mas ainda podemos fazer uma interessante experiência mental”.
Os buracos negros primordiais teriam se formado no universo primitivo com uma ampla gama de massas, desde algumas tão pequenas quanto um asteróide até milhares de massas solares. Eles poderiam constituir um componente importante da matéria escura, além de serem as sementes dos buracos negros supermassivos no centro das galáxias atuais.
Com uma probabilidade muito pequena, uma estrela recém-formada poderia capturar um buraco negro com a massa de um asteróide ou de uma pequena lua, que ocuparia então o centro da estrela. Essa estrela é chamada de “estrela Hawking”, em homenagem a Stephen Hawking, que propôs pela primeira vez essa ideia em um artigo na década de 1970.
O buraco negro no centro de uma estrela Hawking cresceria apenas lentamente, já que a entrada de gás para alimentar o buraco negro é dificultada pelo fluxo de luminosidade. Uma equipa internacional de cientistas modelou agora a evolução dessa estrela com várias massas iniciais para o buraco negro e com diferentes modelos de acreções para o centro estelar. O seu resultado surpreendente: quando a massa do buraco negro é pequena, a estrela é essencialmente indistinguível de uma estrela normal.
“As estrelas que abrigam um buraco negro no seu centro podem viver surpreendentemente muito tempo”, diz Earl Patrick Bellinger, pós-doutorando da MPA e agora professor assistente na Universidade de Yale, que liderou o estudo. “Nosso Sol pode até ter um buraco negro tão massivo no planeta Mercúrio em seu centro, sem que percebamos.”
A principal diferença entre uma estrela Hawking e uma estrela normal estaria perto do núcleo, que se tornaria convectivo devido à acreção no buraco negro. Não alteraria as propriedades da estrela na sua superfície e escaparia às actuais capacidades de detecção. No entanto, poderia ser detectável utilizando o campo relativamente novo da asterossismologia, onde os astrónomos utilizam oscilações acústicas para sondar o interior de uma estrela.
Também na sua evolução posterior, na fase de gigante vermelha, o buraco negro pode levar a assinaturas características. Com projetos futuros, como o PLATO, tais objetos poderão ser descobertos. No entanto, são necessárias mais simulações para determinar as implicações de colocar um buraco negro em estrelas de várias massas e metalicidades.
Se os buracos negros primordiais realmente se formaram logo após o Big Bang, procurar estrelas de Hawking poderia ser uma maneira de encontrá-los.
“Mesmo que o Sol seja usado como exercício, há boas razões para pensar que as estrelas Hawking seriam comuns em aglomerados globulares e galáxias anãs ultrafracas”, aponta o professor Matt Caplan da Universidade Estadual de Illinois, co-autor do estudo.
“Isto significa que as estrelas Hawking podem ser uma ferramenta para testar a existência de buracos negros primordiais e o seu possível papel como matéria escura.”
FONTES:
https://phys.org/news/2023-12-black-hole-sun-1.html
https://iopscience.iop.org/article/10.3847/1538-4357/ad04de/pdf
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