«

»

mar 09

Astrônomos revisitam teorias sobre as origens da matéria escura e descartam a hipótese sobre buracos negros primordiais

Um novo estudo sugere que as ondas gravitacionais detectadas pelo experimento LIGO foram provenientes de buracos negros formados durante o colapso de estrelas e não das primeiras eras do Cosmos, no Universo Primordial.

http://www.iac.es/img/prensa/prensa1167_2399_hi.jpg

O objeto de microlente na galáxia no plano da frente pode ser [a] uma estrela (como ilustrado), [b] um buraco negro primordial ou [c] um outro objeto compacto. Créditos: NASA / Jason Cowan (Astronomy Technology Center)

A natureza da matéria escura, que os cientistas estimam que compõe cerca 80% da massa das partículas no Universo Observável, permanece como um dos grandes mistérios ainda não resolvidos da ciência atual. A falta de evidências experimentais, que permitam identificá-la associando a algumas das novas partículas elementares previstas pelos teóricos, bem como a recente descoberta das ondas gravitacionais provenientes da fusão de dois buracos negros (com massas com cerca de 30 vezes a do Sol) pelo LIGO (Laser Interferometer Gravitational Wave Observatory), renovaram o interesse pela possibilidade de que a matéria escura poderia estar contida em buracos negros primordiais com massas entre 10 e 1.000 vezes a do Sol.

Os buracos negros primordiais, que teriam se originado por flutuações de alta densidade de matéria nos primeiros momentos do Universo são, em princípio, muito interessantes. Ao contrário daqueles que se formam a partir de estrelas, cuja abundância e massas são limitadas pelos modelos de formação e evolução estelar, os buracos negros primordiais poderiam existir com uma ampla gama de massas e abundâncias. Estes objetos seriam encontrados eventualmente nos halos das galáxias e o encontro ocasional entre dois deles, tendo cada um em torno de 30 vezes a massa do Sol, seguido por uma fusão posterior, poderiam ter dado origem às ondas gravitacionais detectadas pelo LIGO.

Efeito de microlente

Se existisse um número apreciável de buracos negros nos halos das galáxias, alguns deles poderiam interceptar eventualmente a luz vinda na nossa direção a partir de um quasar distante. Por causa dos seus fortes campos gravitacionais, a sua gravidade poderia concentrar os raios de luz e provocar um aumento no brilho aparente do quasar. Este efeito, conhecido como “microlente gravitacional”, é maior quanto maior a massa do buraco negro, e a probabilidade de o detectar seria diretamente proporcional ao número destes buracos negros. Embora os buracos negros não possam ser detectados diretamente, esses corpos extremos seriam detectados pelos aumentos na luminosidade dos quasares observados.

Seguindo essa premissa, um grupo de cientistas tem utilizado o efeito de microlente gravitacional em quasares para estimar a quantidade de buracos negros primordiais de massa intermediária em galáxias. O estudo, liderado pelo pesquisador Evencio Mediavilla Gradolph, membro do Instituto de Astrofísica das Canárias e da Universidade de La Laguna, sugere que estrelas normais como o Sol podem provocar efeitos de microlentes, descartando assim a existência de uma grande população de buracos negros primordiais de massa intermediária.

Simulações por computador

Mediante simulações computacionais, os cientistas compararam o aumento de brilho, tanto no espectro visível quanto na faixa de frequências dos raios-X, de 24 quasares distantes com os valores previstos pelo efeito de microlente gravitacional. Eles descobriram que a força do efeito de desvio da luz é relativamente baixa, como seria de esperar de objetos com uma massa entre 0,05 e 0,45 vezes a do Sol, bem abaixo da massa dos buracos negros de massa intermediária. Além disso, os astrônomos estimaram que estas microlentes formam cerca de 20% da massa total de uma galáxia, o equivalente à massa que se espera encontrar em estrelas. Assim, os seus resultados mostram, com alta probabilidade, que são as estrelas normais e não os buracos negros primordiais de massa intermediária as responsáveis pelo efeito observado de microlente gravitacional.

Evencio Mediavilla Gradolph explicou:

Este estudo deduz que é pouco provável que os buracos negros com massas entre 10 e 100 vezes a do Sol constituam uma fração significativa da matéria escura.

Portanto, os buracos negros cuja fusão foi detectada pelo LIGO foram provavelmente formados pelo colapso de estrelas e não consistiam de buracos negros primordiais.

O artigo intitulado “Limits on the Mass and Abundance of Primordial Black Holes from Quasar Gravitational Microlensing”, assinado por E. Mediavilla et al. foi publicado no The Astrophysical Journal Letters sob a referência: E. Mediavilla et al 2017 ApJL 836 L18. doi:10.3847/2041-8213/aa5dab

Fonte

IAC: Revisión al origen de la materia oscura

Artigo Científico

The Astrophysical Journal LettersLimits on the Mass and Abundance of Primordial Black Holes from Quasar Gravitational Microlensing

._._.

1702.00947 – Limits on the Mass and Abundance of Primordial Black Holes from Quasar Gravitational Microlensing

Deixe uma resposta

O seu endereço de e-mail não será publicado. Campos obrigatórios são marcados com *

Você pode usar estas tags e atributos de HTML: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <s> <strike> <strong>

error: Esse blog é protegido!