Órbitas estranhas das estrelas podem oferecer pistas sobre a matéria escura
Observou-se que estrelas orbitando buracos negros se movem significativamente mais devagar do que o esperado. Uma explicação centra-se na matéria escura.
- Um estudo recente investigou os tempos orbitais de estrelas perto de buracos negros, potencialmente lançando luz sobre o debate de longa data sobre a existência de matéria escura.
- Em alguns casos, a redução do tempo orbital foi muito maior do que o esperado, o que pode ser explicado pela presença de matéria escura ao redor do buraco negro.
- No entanto, existem outras explicações e mais pesquisas são necessárias para confirmar essas descobertas e suas implicações para nossa compreensão da matéria escura.
Observações de corpos celestes ocasionalmente desafiam a compreensão atual da física dos cientistas, alimentando um debate em andamento que um estudo recente estudar publicado em O Cartas do Diário Astrofísico , que examinou pequenas estrelas orbitando de perto buracos negros muito mais pesados, pode ajudar a resolver. A questão crucial é se a maior parte da matéria no Universo permanece indetectável ou se nossa compreensão das regras que regem a gravidade e o movimento celeste é incompleta. Essas explicações opostas persistem, pois a comunidade científica não pode provar com 100% de certeza qual é a verdadeira.
Mas entre essas explicações, há um claro favorito. De acordo com a melhor compreensão dos cientistas sobre a composição do cosmos, vivemos em um universo muito escuro no qual uma forma invisível de matéria, chamada matéria escura, é cinco vezes mais prevalente do que a matéria que compõe todas as estrelas e galáxias visíveis.
Existem muitas linhas de evidências indiretas que apóiam a hipótese da matéria escura, desde galáxias que giram rápido demais para serem explicadas pelas leis aceitas de gravidade e movimento, até a forma distorcida de galáxias muito distantes, conforme visto em nossos telescópios. Usando a teoria da relatividade geral de Einstein, os astrônomos podem usar essas distorções para mapear a quantidade de matéria entre essas galáxias distantes e a Terra, e parece haver mais matéria do que podemos ver. Parece que existe muita matéria escura – matéria que não emite nem absorve qualquer forma de radiação eletromagnética: luz visível, ondas de rádio, raios-x, etc.
Embora a evidência da existência da matéria escura seja bastante forte, ela também é circunstancial. Afinal, por definição, não podemos vê-lo. Em vez disso, tudo o que podemos fazer é ver os efeitos gravitacionais da matéria escura na matéria comum. Embora a comunidade astronômica favoreça a hipótese da matéria escura, também é possível explicar algumas dessas observações modificando as equações que governam o movimento e a gravidade. Assim, os pesquisadores ainda lutam para encontrar observações que favoreçam definitivamente uma dessas duas explicações.
Atualmente, a evidência mais forte que suporta a matéria escura inclui observações de colisões de aglomerados de galáxias (o mais famoso dos quais é chamado de Bullet Cluster) e observações de galáxias que parecem girar em total acordo com as leis aceitas da física (chamadas galáxias DF -2 e DF-4). Ironicamente, a existência de galáxias cujo comportamento pode ser explicado sem qualquer matéria escura é uma forte evidência de que a matéria escura existe. Afinal, se a explicação para os mistérios observados envolve mudanças nas leis da física, isso deveria valer para todo lugar. Mas certas regiões do espaço podem não ter matéria escura.
Detecção de matéria escura
A nova análise, no entanto, explora um terceiro caminho potencial para detectar a matéria escura. Ele estuda os tempos orbitais de estrelas nas proximidades de buracos negros. De acordo com a teoria da relatividade geral de Einstein, que é a teoria da gravidade geralmente aceita, quando dois corpos celestes estão próximos um do outro e orbitam muito rapidamente, eles perdem energia devido ao que é chamado de radiação gravitacional. À medida que os objetos perdem energia, eles se aproximam. O efeito líquido é que o tempo que leva para completar uma órbita diminui ao longo dos anos. A energia gravitacional foi observada de forma inequívoca em 2015 e agora é um fato bem aceito.
Agora, em sistemas estelares estudados nesta investigação recente, prevê-se que o encurtamento do tempo orbital seja pequeno, tão pequeno quanto uma redução no tempo orbital de 0,02 milissegundos por ano. No entanto, em dois dos sistemas estelares separados apresentados na análise, os astrônomos medem um efeito muito maior, em um caso cerca de 30 vezes maior e no outro quase 100 vezes maior.
Então, qual poderia ser a causa? Uma possível explicação é que o buraco negro está rodeado por uma nuvem de matéria escura, através da qual passa a estrela em órbita. À medida que a estrela passa pela matéria escura, as forças gravitacionais “agitam” a matéria escura, que pode transferir energia da estrela para a matéria escura. O resultado é que a órbita da estrela encolhe e o tempo que leva para fazer uma órbita fica menor. Quando os autores do estudo presumiram que uma nuvem de matéria escura cercava o buraco negro e calcularam seu efeito no período orbital da estrela, o resultado estava de acordo com as medições.
Isso significa que os pesquisadores têm uma arma fumegante que resolve o debate de uma vez por todas? Isso prova que a matéria escura existe?
Bem não. Os autores reconhecem outras possíveis explicações para a redução inesperadamente grande nos períodos orbitais da estrela. Uma delas é que as estrelas têm um forte campo magnético, que interage com o gás nas proximidades da estrela. Isso exerceria uma força de frenagem maior do que o esperado. Outra possibilidade é que um disco de matéria que orbita junto com a estrela também possa ser a causa da órbita lenta. No entanto, ambas as explicações preveem outras consequências, que não foram observadas.
Assim, deve-se ser cauteloso. O estudo é interessante e provocativo que, se confirmado por outros pesquisadores, tem o potencial de esclarecer a natureza e a distribuição da matéria escura nas proximidades dos buracos negros. No entanto, o resultado ainda é novo, e o mais sensato é esperar para ver o resultado de pesquisas futuras.
Compartilhar:
