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Buracos primordiais formados nas condições exóticas do big bang podem ter se tornado sua própria fonte de matéria e radiação.
A história padrão do início do universo é assim. Quando nosso cosmos era incrivelmente jovem, ele passou por um período de expansão incrivelmente rápida conhecido como inflação. Então a inflação desapareceu e inundou o universo com partículas e radiação no quente big bang. Então o universo se expandiu e esfriou e, ao fazê-lo, a densidade dessa matéria e radiação caiu. Por fim, a matéria se recompôs, formando estrelas, galáxias e aglomerados.
Mas uma nova pesquisa, agora publicada no servidor de pré-impressão arXiv , sugere que esta história simples pode estar faltando um ingrediente-chave: buracos negros primordiais . Atualmente, conhecemos apenas uma maneira garantida de criar buracos negros. Isso é através da morte de estrelas massivas. Quando eles colapsam sobre si mesmos no final de suas vidas, atingem densidades altas o suficiente para sobrepujar todas as outras forças e desencadear a formação de um buraco negro.
Mas o universo primitivo pode ter sido exótico o suficiente para criar buracos negros à sua maneira. Quando a inflação acabou e o universo começou a esfriar, não foi um processo suave e suave. Em vez disso, foi incrivelmente violento, com mudanças maciças de energia e massa de um lugar para outro. É possível que bolsões do universo tenham atingido espontaneamente densidades altas o suficiente para formar buracos negros diretamente por conta própria, sem ter que passar primeiro pela formação de estrelas. Estes são os chamados buracos negros primordiais.
Observações cosmológicas já impuseram limites severos ao número de buracos negros primordiais que poderiam habitar o universo primitivo. Mas ainda há espaço para que eles existam. E uma equipe de pesquisadores elaborou um artigo explorando uma consequência inesperada da formação desses buracos negros primordiais.
Sabemos pelo trabalho de Stephen Hawking que os buracos negros não são inteiramente negros. Eles realmente brilham um pouco através de um exótico processo quântico conhecido como radiação Hawking. Para buracos negros de tamanho normal, este é um processo muito ineficiente. Um buraco negro típico emite apenas uma partícula de radiação a cada ano. Mas buracos negros menores emitem muito mais radiação.
Se os buracos negros primordiais fossem pequenos o suficiente, eles evaporariam completamente enquanto o universo ainda estava em seus estágios iniciais, não deixando nenhum traço de sua existência para trás. Mas os pesquisadores descobriram que isso leva a uma situação curiosa. À medida que esses buracos negros primordiais evaporavam, eles liberavam suas próprias inundações de radiação e matéria.
Apesar da expansão do universo, se um número suficiente de buracos negros primordiais evaporasse, a densidade da matéria e da radiação poderia permanecer constante. Isso levaria a um cenário estendido de big bang baseado em buracos negros.
Eventualmente, todos os buracos negros primordiais desapareceriam e o resto da história cosmológica continuaria sem eles. Mas eles deixariam sua marca. As mudanças na densidade de matéria e radiação podem potencialmente ter impactos duradouros que poderíamos detectar até os dias atuais. E a evaporação dos próprios buracos negros primordiais desencadeia a formação de ondas gravitacionais, que podem perdurar ainda hoje.
Podemos nunca encontrar evidências diretas de buracos negros primordiais , mas os pesquisadores descobriram que podemos encontrar suas impressões digitais sutis em todo o universo.
FONTES:
https://phys.org/news/2023-04-primordial-black-holes-frozen-early.html
https://arxiv.org/pdf/2212.01369.pdf
#BLACKHOLE #BIGBANG #UNIVERSE
