Os astrônomos sabem há duas décadas que a expansão do universo está se acelerando, mas a física dessa expansão permanece um mistério. Agora, uma equipe de pesquisadores da Universidade do Havaí em M’noa fez uma nova previsão – a energia escura responsável por esse crescimento acelerado vem de um vasto mar de objetos compactos espalhados pelos vazios entre as galáxias. Esta conclusão faz parte de um novo estudo publicado no The Astrophysical Journal.
Em meados da década de 1960, os físicos sugeriram pela primeira vez que o colapso estelar não deveria formar verdadeiros buracos negros, mas, em vez disso, formar Objetos Genéricos de Energia Escura (GEODEs). Ao contrário dos buracos negros, os GEODEs não “quebram” as equações de Einstein com singularidades. Em vez disso, uma camada giratória envolve um núcleo de energia escura. Vistos de fora, os GEODEs e os buracos negros parecem basicamente os mesmos, mesmo quando os “sons” de suas colisões são medidos por observatórios de ondas gravitacionais.
Como os GEODEs imitam buracos negros, supôs-se que eles se moviam pelo espaço da mesma forma que os buracos negros. “Isso se torna um problema se você quiser explicar a expansão acelerada do universo”, disse o pesquisador Kevin Croker do Departamento de Física e Astronomia do UH M’noa, autor principal do estudo. “Embora tenhamos provado no ano passado que os GEODEs, em princípio, poderiam fornecer a energia escura necessária, você precisa de muitos GEODEs antigos e massivos. Se eles se movessem como buracos negros, permanecendo perto da matéria visível, galáxias como a nossa Via Láctea teriam foi interrompido. ”
Croker colaborou com o aluno de pós-graduação do Departamento de Física e Astronomia da UH M’noa, Jack Runburg, e com Duncan Farrah, professor do Instituto de Astronomia da UH e do departamento de Física e Astronomia, para investigar como os GEODEs se movem no espaço. Os pesquisadores descobriram que a camada giratória em torno de cada GEODE determina como eles se movem em relação uns aos outros. Se suas camadas externas giram lentamente, os GEODEs se aglomeram mais rapidamente do que os buracos negros. Isso ocorre porque os GEODEs ganham massa com o crescimento do próprio universo. Para GEODEs com camadas que giram perto da velocidade da luz, no entanto, o ganho de massa é dominado por um efeito diferente e os GEODEs começam a se repelir. “A dependência do spin foi realmente inesperada”, disse Farrah. “Se confirmado pela observação, seria uma classe inteiramente nova de fenômeno.”
A equipe resolveu as equações de Einstein pressupondo que muitas das estrelas mais antigas, que nasceram quando o universo tinha menos de 2% de sua idade atual, formaram GEODEs ao morrer. À medida que esses antigos GEODEs se alimentavam de outras estrelas e de gás interestelar abundante, eles começaram a girar muito rapidamente. Uma vez girando rápido o suficiente, a repulsão mútua dos GEODEs fez com que muitos deles se ‘distanciassem socialmente’ em regiões que acabariam se tornando os vazios vazios entre as galáxias atuais.
Este estudo apóia a posição de que GEODEs podem resolver o problema da energia escura enquanto permanecem em harmonia com diferentes observações em grandes distâncias. Os GEODEs ficam longe das galáxias atuais, de modo que não interrompem os delicados pares de estrelas contados na Via Láctea. O número de GEODEs antigos necessários para resolver o problema da energia escura é consistente com o número de estrelas antigas. GEODEs não interrompem a distribuição medida das galáxias no espaço porque se separam da matéria luminosa antes que ela forme as galáxias atuais. Finalmente, os GEODEs não afetam diretamente as ondulações suaves no pós-brilho do Big Bang, porque eles nascem de estrelas mortas centenas de milhões de anos após a liberação dessa radiação cósmica de fundo.
Os pesquisadores estavam cautelosamente otimistas sobre seus resultados. “Pensou-se que, sem uma detecção direta de algo diferente de uma assinatura Kerr [Black Hole] do LIGO-Virgo [observatórios de ondas gravitacionais], você nunca seria capaz de dizer que GEODEs existiam”, disse Farrah. Croker acrescentou, “mas agora que temos uma compreensão mais clara de como as equações de Einstein ligam o grande e o pequeno, conseguimos fazer contato com dados de muitas comunidades e uma imagem coerente está começando a se formar.”
De acordo com Runburg, cujo principal interesse de pesquisa não está relacionado aos GEODEs, “a consequência mais emocionante, para mim, é que comunidades de pesquisadores antes desconectadas agora têm um terreno comum. Quando diferentes comunidades trabalham juntas, o todo sempre se torna algo maior do que a soma de as partes.”
Publicado em 02/09/2020 05h26
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