'Buracos Brancos' podem ser o ingrediente secreto por trás da misteriosa matéria escura - Mistérios do Universo

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5 de maio de 2018

'Buracos Brancos' podem ser o ingrediente secreto por trás da misteriosa matéria escura

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Os buracos brancos, que teoricamente são os opostos exatos dos buracos negros, poderiam constituir uma parte importante da misteriosa matéria escura que se acredita que constitua a maior parte da matéria no Universo, segundo um novo estudo. E alguns desses bizarros buracos brancos podem até preceder o Big Bang, disseram os pesquisadores.


Buracos negros possuem atração gravitacional tão poderosa que nem mesmo a luz, a coisa mais rápida do Universo, pode escapar deles. O limite esférico invisível que envolve o núcleo de um buraco negro que marca seu ponto de não retorno é conhecido como seu horizonte de eventos. 

Um buraco negro é uma previsão da teoria da relatividade geral de Einstein. Outro é conhecido como um buraco branco, que é como um buraco negro no sentido inverso: enquanto nada pode escapar do horizonte de eventos de um buraco negro, nada pode entrar no horizonte de eventos de um buraco branco.

Pesquisas anteriores sugeriram que buracos negros e buracos brancos estão conectados, com matéria e energia caindo em um buraco negro potencialmente emergindo de um buraco branco  em algum outro lugar no cosmos ou em outro universo inteiramente. Em 2014, Carlo Rovelli, um físico teórico da Universidade Aix-Marseille, na França, e seus colegas  sugeriram  que buracos negros e buracos brancos podem ser conectados de outra maneira: quando buracos negros morrem, eles podem se transformar em buracos brancos.

Na década de 1970, o físico teórico Stephen Hawking  calculou que todos os buracos negros deveriam evaporar a massa emitindo radiação. Os buracos negros que perdem mais massa do que eles ganham devem encolher e finalmente desaparecer. 

No entanto, Rovelli e seus colegas sugeriram que buracos negros encolhidos não poderiam desaparecer se o tecido do espaço e do tempo fosse quântico - isto é, feito de quantidades indivisíveis conhecidas como quanta. O espaço tempo é considerado quântico em pesquisas que buscam unir a relatividade geral - que pode explicar a natureza da gravidade - com a mecânica quântica - que pode descrever o comportamento de todas as partículas conhecidas - em uma única teoria que pode explicar todas as forças do Universo, chamada apropriadamente de gravitação quântica. 

No estudo de 2014, Rovelli e sua equipe sugeriram que, uma vez que um buraco negro evaporasse a ponto de não encolher mais porque o espaço-tempo não poderia ser espremido em nada menor, o buraco negro seria então rebote para formar um buraco branco.

"Nós topamos com o fato de que um buraco negro se torna um buraco branco no final de sua evaporação", disse Rovelli ao Space.com.

Acredita-se que os buracos negros se formem quando estrelas massivas morrem em explosões gigantes conhecidas como supernovas, que comprimem seus cadáveres nos pontos infinitamente densos conhecidos como singularidades nos corações dos buracos negros. Rovelli e seus colegas estimaram anteriormente que seria necessário um buraco negro com uma massa igual à do Sol, cerca de um quadrilhão de vezes a idade atual do Universo para se converter em um buraco branco. 

No entanto, trabalhos anteriores nas décadas de 1960 e 1970 sugeriram que buracos negros também poderiam ter se originado dentro de um segundo após o Big Bang, devido a flutuações aleatórias de densidade no universo recém-nascido quente e em rápida expansão. Áreas onde essas flutuações concentraram matéria juntas poderiam ter desmoronado para formar buracos negros. Esses chamados  buracos negros primordiais seriam muito menores que buracos negros de massa estelar e poderiam ter morrido para formar buracos brancos durante a vida do Universo, observaram Rovelli e seus colegas.

Mesmo buracos brancos com diâmetros microscópicos ainda podem ser bastante massivos, assim como buracos negros menores que um grão de areia podem pesar mais que a lua. Agora, Rovelli e co-autor do estudo Francesca Vidotto, da Universidade do País Basco, na Espanha, sugerem que esses buracos brancos microscópicos poderiam compor a matéria escura.

Embora  a matéria escura seja  composta por cinco sextos de toda a matéria do Universo, os cientistas não sabem do que ela é feita. Como o nome sugere, a matéria escura é invisível; não emite, reflete ou até bloqueia a luz. Como resultado, a matéria escura pode atualmente ser rastreada apenas através de seus efeitos gravitacionais na matéria normal, como a formação de estrelas e galáxias. A natureza da matéria escura é atualmente um dos maiores mistérios da ciência.

A densidade local de matéria escura, como sugerido pelo movimento das estrelas perto do sol, é de cerca de 1% da massa do sol por parsec cúbico, que é cerca de 34,7 anos-luz cúbicos. Para explicar essa densidade com buracos brancos, os cientistas calcularam que um minúsculo buraco branco - muito menor que um próton e cerca de um milionésimo de grama, o que equivale à massa de "meia polegada de um fio de cabelo humano", Rovelli. disse - é necessário por 2.400 milhas cúbicas (10.000 quilômetros cúbicos).

Esses buracos brancos não emitem nenhuma radiação e, por serem muito menores que um comprimento de onda de luz, seriam invisíveis. Se um próton realmente causasse impacto em um desses buracos brancos, o buraco branco "simplesmente se afastaria", disse Rovelli. "Eles não podem engolir nada." Se um buraco negro encontrasse um desses buracos brancos, o resultado seria um único buraco negro maior, ele acrescentou. Como se a ideia de buracos brancos invisíveis e microscópicos da aurora dos tempos não fossem suficientemente agressivos, Rovelli e Vidotto sugeriram ainda que alguns buracos brancos neste universo poderiam ser anteriores ao Big Bang. Pesquisas futuras irão explorar como esses buracos brancos de um universo anterior podem ajudar a explicar por que o tempo flui apenas para frente neste universo atual e não também em sentido inverso, disse ele.

Rovelli e Vidotto detalharam  suas descobertas  on-line em 11 de abril em um artigo submetido à competição anual da Gravity Research Foundation para ensaios sobre gravitação.

Via: Space
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