O que você sabe sobre a matéria escura? De acordo com um novo estudo, a matéria escura - uma substância misteriosa que tem atração gravitacional, mas não emite radiação - pode na verdade consistir em vastos aglomerados de antigos buracos negros, formado no início do universo.
Esta conclusão é baseada na análise de ondas gravitacionais causadas por duas colisões distantes entre buracos negros e estrelas de nêutrons.
As ondas, rotuladas GW190425 e GW190814, foram detectadas em 2019 pelo Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO) em Washington e Louisiana e pelo Interferômetro Virgo perto de Pisa, Itália. Análises anteriores mostraram que eles foram causados por colisões entre buracos negros de 1,7 a 2,6 vezes a massa do nosso Sol e uma possível estrela de nêutrons muito menor ou um buraco negro muito maior. Mas isso faria um dos objetos que os astrofísicos chamam um buraco negro de massa solar, que é aparentemente sobre a massa do Sol. Buracos negros de massa solar são bastante misteriosos porque não são esperados da astrofísica tradicional, na qual explosões de estrelas ou supernovas transformam estrelas maiores em buracos negros.
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Esses buracos negros de massa solar podem ser buracos negros "primordiais" criados no Big Bang. Ou eles podem ter se formado mais tarde, quando as estrelas de nêutrons foram convertidas em buracos negros, ou depois que os buracos negros primordiais foram absorvidos, ou depois que certos tipos putativos de matéria escura foram absorvidos.
Buracos negros iniciais
Os buracos negros primordiais, se existirem, provavelmente foram criados em grandes quantidades no primeiro segundo do Big Bang, cerca de 13,77 bilhões de anos atrás. Eles seriam de todos os tamanhos - o menor seria microscópico e o maior seria dezenas de milhares de vezes a massa do nosso Sol.
Os pesquisadores queriam ver se eles poderiam dizer a diferença entre buracos negros primordiais e buracos negros que se formaram a partir de estrelas de nêutrons, os remanescentes tremeluzentes de supernovas deixados para trás depois que suas estrelas-mãe explodiram depois de usar todo o seu hidrogênio em reações de fusão nuclear.
Os astrofísicos estimam que estrelas com uma massa de cerca de cinco vezes a massa do Sol colapsam, deixando para trás uma estrela de nêutrons feita de matéria superdensa, com aproximadamente a massa do nosso Sol compactada em uma esfera do tamanho de uma cidade.
De acordo com desta teoria, a forte gravidade de algumas estrelas de nêutrons atrairia constantemente partículas de matéria escura. O novo estudo sugere que, eventualmente, sua gravidade se tornará tão grande que a estrela de nêutrons e a matéria escura entrarão em colapso em um buraco negro.
Uma alternativa proposta pelo estudo é que a estrela de nêutrons poderia ter sido atraída e fundida com um pequeno buraco negro primordial, que então se instalou no centro da estrela de nêutrons e se alimentou da matéria circundante até restar apenas o buraco negro.
Ondas gravitacionais
Os cientistas raciocinaram que os buracos negros que se transmutaram de estrelas de nêutrons seguiriam a mesma distribuição de massa das estrelas de nêutrons das quais se originaram, o que depende do tamanho de suas estrelas-mãe. Com isso em mente, eles examinaram dados das cerca de 50 detecções de ondas gravitacionais feitas até o momento e descobriram que apenas duas – GW190425 e GW190814 – estavam associadas a objetos da massa certa para serem buracos negros primordiais.
A pesquisa não é conclusiva: ainda é possível que as duas colisões tenham envolvido estrelas de nêutrons de massas detectáveis ou buracos negros transmutando de estrelas de nêutrons desses tamanhos. Mas os autores escrevem que a distribuição de massa de estrelas de nêutrons, presumivelmente existentes no universo, torna isso improvável.
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