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Stephen Hawking estava certo? James Webb vai procurar buracos negros primordiais

·3 min de leitura

O telescópio James Webb foi lançado no final de dezembro e pode ser que resolva dois dos maiores problemas da astronomia moderna, de uma só vez. É que o instrumento conseguirá ver as primeiras galáxias do universo em seus momentos iniciais de formação, e isso pode revelar a existência — ou inexistência — de buracos negros primordiais.

Essa categoria de buracos negros é apenas hipotética, ou seja, não sabemos se eles realmente existem. Nos modelos menos tradicionais, eles teriam se formado logo após o Big Bang e ajudaram as primeiras galáxias a se formar. Isso significa que eles desempenhariam o papel da matéria escura, que os astrônomos tanto procuram.

Matéria escura é feita de buracos negros?

Cada pontinho nessa imagem é um buraco negro supermassivo no centro de uma galáxia (Imagem: Reprodução/LOFAR/LOL Survey)
Cada pontinho nessa imagem é um buraco negro supermassivo no centro de uma galáxia (Imagem: Reprodução/LOFAR/LOL Survey)

Apesar de invisível, a matéria escura pode ser detectada através da interação gravitacional com as galáxias, mas ninguém sabe do que ela é feita. Enquanto alguns cogitam partículas igualmente hipotéticas como componentes da matéria escura, outros consideram que ela poderia ser composta por buracos negros primordiais.

Quem propôs essa solução pela primeira vez foi Stephen Hawking, ao lado de Bernard Carr, na década de 1970. Eles argumentaram que na primeira fração de segundo após o Big Bang, pequenas flutuações na densidade do universo podem ter criado ondulações, com regiões "irregulares" onde massa extra se acumulava. Essas áreas colapsaram em buracos negros.

Embora essa ideia não tenha ganho muitos adeptos ao longo das décadas, alguns cientistas ainda tentam mostrar, por meio de estudos, que buracos negros primordiais podem, sim, existir. Mais que isso, eles seriam a misteriosa matéria escura, além de supostamente “semearem” os buracos negros supermassivos no centro de cada galáxia.

James Webb buscará buracos negros primordiais

O novo estudo, aceito para publicação no The Astrophysical Journal, argumenta que buracos negros primordiais poderiam ser responsáveis pelo que chamamos de matéria escura, desde que tenham nascido com aproximadamente 1,4 massa solar.

Natarajan e seus colegas dizem que seu novo modelo mostra que as primeiras estrelas e galáxias teriam se formado em torno de buracos negros no início do universo. Além disso, ela disse, os buracos negros primordiais teriam a capacidade de se transformar em buracos negros supermassivos se banqueteando com gás e estrelas em sua vizinhança ou se fundindo com outros buracos negros.

Como cada uma das duas missões investigarão os buracos negros no início do universo (Imagem: Reprodução/ESA)
Como cada uma das duas missões investigarão os buracos negros no início do universo (Imagem: Reprodução/ESA)

A professora de astronomia e física da Universidade de Yale Priyamvada Natarajan se juntou a seus colegas para criar um modelo que considera as primeiras estrelas e galáxias se formando em torno de buracos negros no início do universo. Esses buracos primordiais poderiam se alimentar de gás e estrelas circunvizinhos e, assim, se tornariam supermassivos.

Essa proposta é tentadora para alguns, porque resolve problemas astrofísicos persistentes sem inserir novas partículas ou uma nova física no universo. E o que o telescópio James Webb tem a ver com isso? É que uma de suas principais missões é encontrar as primeiras galáxias que se formaram no universo e ver estrelas formando sistemas planetários.

Isso significa que, se o Webb tiver sucesso nessa tarefa, os cientistas poderão finalmente determinar quais foram os mecanismos que levaram à formação das galáxias e quais tipos de objetos estavam envolvidos. Se forem detectados buracos negros nessas observações, os astrônomos estarão a um passo de comprovar a ideia de Hawking.

Além do James Webb, o Laser Interferometer Space Antenna (LISA) da Agência Espacial Europeia (ESA) também poderá captar sinais do início do cosmos, mas por meio de ondas gravitacionais. Se buracos negros primordiais existiram mesmo no início do cosmos, eles provavelmente colidiram entre si, emitindo ondulações no espaço-tempo que o LISA conseguirá detectar.

Fonte: Canaltech

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