O que é matéria escura? Como os buracos negros supermassivos realmente aparecem? Esta velha questão pode ser respondida por buracos negros primordiais. Cosmologistas de Leiden e da China identificaram uma nova maneira pela qual esses objetos hipotéticos poderiam nascer imediatamente após o Big Bang. Seu trabalho foi publicado na Physical Review Letters.
Os cientistas enfrentam grandes mistérios em sua busca para compreender o universo. Por exemplo, as estrelas se movem nas galáxias como se tivessem cinco vezes mais massa do que vemos. O que esta matéria escura inclui? Há outro mistério: as galáxias alimentam enormes buracos negros em seus núcleos pesando milhões de massas solares. Em galáxias jovens, estrelas em colapso não teriam tempo suficiente para se expandir tanto. Como esses buracos negros supermassivos se formaram, então?
Buracos negros primordiais: a resposta tão esperada?
Os cosmologistas chegaram a uma solução hipotética que resolveria um de dois mistérios. Os buracos negros primordiais, que apareceram logo após o Big Bang, têm a capacidade de permanecer minúsculos ou ganhar massa rapidamente. No primeiro caso, eles são adequados para o papel de matéria escura. No segundo caso, eles podem se tornar sementes de buracos negros supermassivos. O cosmólogo Don-Gang Won da Universidade de Leiden e seus colegas chineses Yi-Fu Kai, Ji Tong e Sheng-Feng Yang da Universidade da China descreveram uma nova maneira de os buracos negros primordiais aparecerem durante o Big Bang.
Após o Big Bang, o universo continha pequenas perturbações de densidade causadas por flutuações quânticas aleatórias. Eles são grandes o suficiente para formar estrelas e galáxias, mas pequenos demais para se tornarem buracos negros primordiais por conta própria. Vaughn e seus colegas identificaram um novo efeito ressonante que torna possível os buracos negros primordiais, amplificando seletivamente certos distúrbios. Isso leva à previsão de que todos os buracos negros primordiais deveriam ter aproximadamente a mesma massa. Os picos estreitos na figura mostram a faixa de massas possíveis devido à ressonância.
“Outros cálculos aumentam o ressentimento de maneira diferente, mas geram problemas”, diz Vaughn. “Usamos a ressonância durante a inflação, quando o universo estava crescendo exponencialmente logo após o Big Bang. Nossos cálculos são simples o suficiente para trabalhar. Na verdade, o mecanismo pode ser mais complicado, mas isso é pelo menos o começo."
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Ilya Khel
