Os buracos negros são feitos de energia escura?
Dois pesquisadores da Universidade
do Havaí em Manoa identificaram e corrigiram um erro sutil que foi cometido ao
aplicar as equações de Einstein para modelar o crescimento do universo.
Os físicos geralmente assumem que
um sistema cosmologicamente grande, como o universo, é insensível aos detalhes
dos pequenos sistemas contidos nele. Kevin Croker, pesquisador de pós-doutorado
no Departamento de Física e Astronomia, e Joel Weiner, membro do corpo docente
do Departamento de Matemática, mostraram que essa suposição pode falhar nos
objetos compactos que permanecem após o colapso e a explosão de estrelas muito
grandes .
"Por 80 anos, geralmente
operamos sob a suposição de que o universo, em termos gerais, não foi afetado
pelos detalhes particulares de nenhuma região pequena", disse Croker.
"Agora está claro que a relatividade geral pode conectar observável
estrelas em colapso - regiões do tamanho de Honolulu - ao comportamento do universo
como um todo, mil milhões de bilhões de vezes maior".
Croker e Weiner demonstraram que a
taxa de crescimento do universo pode se tornar sensível à contribuição média de
tais objetos compactos. Da mesma forma, os próprios objetos podem se vincular
ao crescimento do universo, ganhando ou perdendo energia, dependendo da
composição dos objetos. Esse resultado é significativo, pois revela conexões
inesperadas entre a física de objetos cosmológica e compacta, o que, por sua
vez, leva a muitas novas previsões observacionais.
Uma conseqüência deste estudo é
que a taxa de crescimento do universo fornece informações sobre o que acontece
com as estrelas no final de suas vidas. Os astrônomos normalmente assumem que
grandes estrelas formam buracos negros quando morrem, mas esse não é o único
resultado possível. Em 1966, Erast Gliner, um jovem físico do Instituto
Físico-Técnico de Ioffe, em Leningrado, propôs uma hipótese alternativa de que
estrelas muito grandes entrariam em colapso no que agora poderia ser chamado de
Objetos Genéricos de Energia Escura (GEODEs). Eles parecem buracos negros quando vistos de fora, mas, diferentemente dos buracos negros, eles contêm
energia escura em vez de uma singularidade.
Em 1998, duas equipes
independentes de astrônomos descobriram que a expansão do Universo está se
acelerando, consistente com a presença de uma contribuição uniforme da Energia
Escura. Não foi reconhecido, no entanto, que os GEODEs poderiam contribuir
dessa maneira. Com o formalismo corrigido, Croker e Weiner mostraram que se uma
fração das estrelas mais antigas colapsasse em GEODEs, em vez de buracos
negros, sua contribuição média hoje produziria naturalmente a energia escura
uniforme necessária.
Os resultados deste estudo também
se aplicam aos sistemas de estrela dupla em colisão observáveis através
de ondas gravitacionais pela colaboração LIGO-Virgo. Em 2016, o LIGO anunciou a
primeira observação do que parecia ser um sistema de buraco negro duplo em
colisão. Era esperado que tais sistemas existissem, mas o par de objetos era
inesperadamente pesado - cerca de 5 vezes maior do que as massas de buracos
negros previstas em simulações em computador. Usando o formalismo corrigido,
Croker e Weiner consideraram se o LIGO-Virgo está observando colisões duplas de
GEODE, em vez de colisões duplas de buracos negros. Eles descobriram que os
GEODEs crescem junto com o universo durante o período que antecedeu essas
colisões. Quando as colisões ocorrem, as massas GEODE resultantes tornam-se 4 a
8 vezes maiores, em total concordância com as observações LIGO-Virgo.
Croker e Weiner tiveram o cuidado
de separar seu resultado teórico do apoio observacional de um cenário GEODE,
enfatizando que "buracos negros certamente não estão mortos. O que
mostramos é que, se os GEODEs existem, eles podem facilmente gerar fenômenos
observados que atualmente, faltam explicações convincentes. Prevemos inúmeras
outras consequências observacionais de um cenário GEODE, incluindo várias
maneiras de excluí-lo. Mal começamos a arranhar a superfície ".
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Imagem: Stanislaw Blachowicz/Adobe Stock
