A distribuição da matéria escura no aglomerado de galáxias Abell 3827 aparece como linhas de contorno azuis nesta foto do Telescópio Espacial Hubble.
(Imagem: © ESO / R. Massey)
Buracos brancos, que são teoricamente os opostos exatos dos buracos negros, podem constituir uma parte importante da misteriosa matéria escura que se pensa formar a maior parte da matéria do universo, segundo um novo estudo. E alguns desses buracos brancos bizarros podem até anteceder o Big Bang, disseram os pesquisadores.
Os buracos negros possuem forças gravitacionais tão poderosas que nem a luz, a coisa mais rápida do universo, pode escapar deles. O limite esférico invisível que circunda o núcleo de um buraco negro que marca seu ponto de não retorno é conhecido como horizonte de eventos. [Imagens: Buracos Negros do Universo]
Um buraco negro é uma previsão da teoria da relatividade geral de Einstein. Outro é conhecido como buraco branco, que é como um buraco negro ao contrário: 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, seja em algum outro lugar do cosmos ou em outro universo. Em 2014, Carlo Rovelli, físico teórico da Universidade de Aix-Marselha, na França, e seus colegas sugeriram que buracos negros e buracos brancos podem ser conectados de outra maneira: quando os buracos negros morrem, eles podem se tornar 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 ganham devem diminuir e finalmente desaparecer.
No entanto, Rovelli e seus colegas sugeriram que o encolhimento dos buracos negros não poderia desaparecer se o tecido do espaço e do tempo fosse quântico - isto é, feito de quantidades indivisíveis conhecidas como quanta. O espaço-tempo é 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 explica todas as forças do universo. .
No estudo de 2014, Rovelli e sua equipe sugeriram que, uma vez que um buraco negro evaporasse a um nível em que não pudesse encolher mais porque o espaço-tempo não pudesse ser espremido em algo menor, o buraco negro moribundo se recuperaria para formar um branco. orifício.
"Nós descobrimos que um buraco negro se torna um buraco branco no final de sua evaporação", disse Rovelli ao Space.com.
Atualmente, acredita-se que os buracos negros se formem quando estrelas massivas morrem em explosões gigantes conhecidas como supernovas, que comprimem seus cadáveres em pontos infinitamente densos, conhecidos como singularidades no coração dos buracos negros. Rovelli e seus colegas estimaram anteriormente que seria necessário um buraco negro com uma massa igual à do sol cerca de quatrilhão de vezes a idade atual do universo para se transformar em um buraco branco. [Fotos da supernova: ótimas imagens de explosões estelares]
No entanto, trabalhos anteriores nas décadas de 1960 e 1970 sugeriram que os buracos negros também poderiam ter se originado dentro de um segundo após o Big Bang, devido a flutuações aleatórias da densidade no universo recém-nascido quente e em rápida expansão. Áreas onde essas flutuações concentravam a matéria juntas poderiam ter entrado em colapso para formar buracos negros. Esses buracos negros chamados primordiais seriam muito menores que os buracos negros de massa estelar e poderiam ter morrido para formar buracos brancos durante a vida útil do universo, observaram Rovelli e seus colegas.
Até buracos brancos com diâmetros microscópicos ainda podem ser bastante grandes, assim como buracos negros menores que um grão de areia podem pesar mais que a lua. Agora, Rovelli e a co-autora Francesca Vidotto, da Universidade do País Basco, na Espanha, sugerem que esses buracos brancos microscópicos poderiam constituir matéria escura.
Embora se pense que a matéria escura compõe cinco sextos de toda a matéria do universo, os cientistas não sabem do que é feita. Como o próprio nome sugere, a matéria escura é invisível; não emite, reflete ou bloqueia a luz. Como resultado, atualmente a matéria escura só pode ser rastreada através de seus efeitos gravitacionais na matéria normal, como a que compõe estrelas e galáxias. A natureza da matéria escura é atualmente um dos maiores mistérios da ciência.
A densidade local da 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 de 34,7 anos-luz cúbicos. Para explicar essa densidade com buracos brancos, os cientistas calcularam aquele minúsculo buraco branco - muito menor que um próton e cerca de um milionésimo de grama, que é igual à massa de "meia polegada de cabelo humano", Rovelli dito - é necessário por 2.400 milhas cúbicas (10.000 quilômetros cúbicos).
Esses buracos brancos não emitiam radiação e, por serem muito menores que o comprimento de onda da luz, seriam invisíveis. Se um próton tivesse um impacto em um desses buracos brancos, o buraco "simplesmente se refletia", disse Rovelli. "Eles não podem engolir nada." Se um buraco negro encontrasse um desses buracos brancos, o resultado seria um único buraco negro maior, acrescentou. Como se a idéia de buracos brancos microscópicos e invisíveis desde o início dos tempos não fosse suficientemente selvagem, Rovelli e Vidotto sugeriram ainda que alguns buracos brancos neste universo podem realmente anteceder o 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 a frente neste universo atual e não também ao contrário, disse ele.
Rovelli e Vidotto detalharam suas descobertas on-line em 11 de abril em um artigo submetido ao concurso anual da Gravity Research Foundation para ensaios sobre gravitação.
