Os cientistas observaram duas estrelas desacelerando em suas órbitas em torno de buracos negros, concluindo que era o resultado do “arrasto” gerado pela matéria escura.
Pela primeira vez, os cientistas podem ter descoberto evidências indiretas de que grandes quantidades de matéria escura invisível cercam os buracos negros. A descoberta, se confirmada, pode representar um grande avanço na pesquisa da matéria escura.
A matéria escura compõe cerca de 85% de toda a matéria do universo, mas é quase completamente invisível para os astrônomos. Isso porque, ao contrário da matéria que compreende as estrelas, planetas e tudo o mais ao nosso redor, a matéria escura não interage com a luz e não pode ser vista.
Felizmente, a matéria escura interage gravitacionalmente, permitindo aos pesquisadores inferir a presença de matéria escura observando seus efeitos gravitacionais em “proxies” de matéria comum. Na nova pesquisa, uma equipe de cientistas da Universidade de Educação de Hong Kong (EdUHK) usou estrelas orbitando buracos negros em sistemas binários como esses proxies.
A equipe observou como as órbitas de duas estrelas diminuíam, ou diminuíam ligeiramente, cerca de 1 milissegundo por ano enquanto se moviam em torno de seus buracos negros companheiros, designados A0620-00 e XTE J1118+480. A equipe concluiu que a desaceleração foi o resultado da matéria escura ao redor dos buracos negros, que gerou fricção significativa e um arrasto nas estrelas enquanto giravam em torno de seus parceiros de alta massa.
Usando simulações de computador dos sistemas de buracos negros, a equipe aplicou um modelo amplamente aceito em cosmologia chamado modelo de atrito dinâmico da matéria escura, que prevê uma perda específica de momento em objetos que interagem gravitacionalmente com a matéria escura. As simulações revelaram que as taxas observadas de decaimento orbital correspondiam às previsões do modelo de atrito. A taxa observada de decaimento orbital é cerca de 50 vezes maior do que a estimativa teórica de cerca de 0,02 milissegundos de decaimento orbital por ano para sistemas binários sem matéria escura.
“Este é o primeiro estudo a aplicar o ‘modelo de fricção dinâmica’ em um esforço para validar e provar a existência de matéria escura ao redor dos buracos negros”, disse Chan Man Ho , líder da equipe e professor associado no Departamento de Ciência e Estudos Ambientais da EdUHK, disse em um comunicado .
Os resultados da equipe, publicados em 30 de janeiro no The Astrophysical Journal Letters , ajudam a confirmar uma teoria de longa data na cosmologia de que os buracos negros podem engolir matéria escura que se aproxima o suficiente deles. Isso resulta na redistribuição da matéria escura ao redor dos buracos negros, criando um “pico de densidade” em sua vizinhança imediata que pode influenciar sutilmente a órbita dos objetos circundantes.
Chan explicou que as tentativas anteriores de estudar a matéria escura em torno dos buracos negros se basearam na emissão de luz de alta energia na forma de raios gama, ou ondulações no espaço conhecidas como ondas gravitacionais. Essas emissões resultam da colisão e resultante fusão de buracos negros – um evento raro no universo que pode deixar os astrônomos esperando muito tempo por dados suficientes.
Esta pesquisa oferece aos cientistas uma nova maneira de estudar a matéria escura distribuída em torno dos buracos negros, o que pode ajudá-los a serem mais proativos em suas pesquisas. A equipe EdUHK pretende procurar sistemas binários de buracos negros semelhantes para estudar no futuro.
“O estudo fornece uma nova direção importante para futuras pesquisas sobre matéria escura”, disse Chan. “Somente na Via Láctea, existem pelo menos 18 sistemas binários semelhantes aos nossos objetos de pesquisa, que podem fornecer informações valiosas para ajudar a desvendar o mistério da matéria escura”.
Publicado em 27/03/2023 18h52
Artigo original: