Um fenômeno teórico proposto pelo famoso físico Stephen Hawking pode ter mudado a forma do universo, propõe uma nova pesquisa.
Na década de 1970, Hawking introduziu um conceito inovador: Buracos negros – tradicionalmente visto como entidades cósmicas que engolir tudo na sua vizinhança – Pode emitir radiação semelhante à maneira como um objeto aquecido o faz. Este fenômeno, agora conhecido como Radiação Hawkingpermanece teórico devido ao poder mínimo de emissão calculado para buracos negros estelares e supermassivos.
No entanto, um estudo recente publicado no Jornal de Cosmologia e Física das Astropartículas propõe que essa radiação indescritível poderia ter influenciado significativamente a estrutura inicial do universo. Os pesquisadores sugerem que buracos negros primordiais, hipóteses de existir brand após o Massive Bangpode ter emitido intenso radiação de Hawking, deixando impressões detectáveis no cosmos que observamos hoje.
“Uma possibilidade intrigante é que o universo inicial passou por uma fase em que sua densidade de energia foi dominada por buracos negros primordiais, que então evaporaram através da radiação de Hawking”, escreveram os cientistas em seu estudo. “Esta é uma conseqüência genérica de buracos negros primordiais ultra-light (…), pois até uma pequena abundância inicial de tais objetos viria rapidamente a dominar o universo à medida que ele se expandia”.
Decifrar a radiação Hawking
O trabalho seminal de Hawking fundiu parcialmente as estruturas matemáticas do normal relatividade e mecânica quântica – Duas teorias fundamentais da física que ainda não foram totalmente unificadas – para explorar a física do buraco negro. Ele descobriu que os buracos negros, que antes pensavam ser armadilhas inevitáveis, poderiam realmente emitir partículas, incluindo fótons (luz).
É importante ressaltar que a taxa de emissão diminui à medida que a massa do buraco negro aumenta, o que significa que os buracos negros que se formaram a partir de estrelas em colapso, bem como as supermassivas que ancoram galáxias, iriam irradiar tão fracamente que sua radiação de hawking seria impossível de detectar com os instrumentos atuais.
No entanto, acredita -se amplamente que no universo inicial, buracos negros muito menores – cada um com uma massa inferior a 100 toneladas – poderiam ter se formado. Estes chamados buracos negros primordiais teria emitido partículas a uma taxa significativa o suficiente para influenciar estruturas cósmicas, como galáxias e aglomerados.
“Vários cenários cosmológicos prevêem a formação de buracos negros no início do universo”, escreveram os autores. “Por exemplo, buracos negros primordiais podem ter se formado a partir do colapso gravitacional de regiões exageradas”.
Notavelmente, a radiação Hawking desses buracos negros primordiais abrange todos os tipos de partículas, incluindo as partículas hipotéticas que interagem fracamente com partículas conhecidas descritas pelo modelo padrão. Isso implica que essa radiação poderia oferecer uma avenida única para o estudo dessas partículas indescritíveis, o que pode ser impossível de produzir em aceleradores de partículas.
Investigando o impacto dos buracos negros primordiais
Empregando as equações gerais de relatividade de Einstein, a equipe de pesquisa analisou várias partículas com diferentes massas e giros para determinar seu impacto na distribuição de matéria do universo. Por exemplo, se um grande número de partículas de luz e veloz estivessem presentes, elas poderiam impedir a formação de pequenas galáxias, pois essas partículas teriam dificuldade em reunir em quantidades suficientes para formar estruturas densas. A equipe também investigou outros efeitos possíveis que essas partículas podem ter.
“Se alguma dessas partículas for estável e persistir até os dias atuais, nós as chamamos de relíquias de vender”, explicaram os pesquisadores em seu artigo. “As relíquias sem massa de Hawking contribuiriam para o orçamento de radiação cósmica (…) e poderiam ser detectadas em medições do fundo cósmico de microondas”.
Os cientistas examinaram meticulosamente como as relíquias de Hawking poderiam influenciar a estrutura cósmica atual. Embora eles não tenham encontrado evidências diretas dessas relíquias, sua análise lhes permitiu restringir as propriedades das partículas e dos buracos negros primordiais que poderiam tê -los emitidos.
“Se houvesse um número significativo de buracos negros evaporadores durante o período em que os primeiros núcleos fossem formados, o número previsto de núcleos atômicos no universo estaria incorreto”, escreveram os físicos. “Assim, exigimos que os buracos negros primordiais evaporam antes desse período, o que nos dá um limite superior em sua massa de quinhentos toneladas”.
A equipe também explorou a hipótese de que as relíquias de Hawking poderiam constituir matéria escura, que representa aproximadamente 85% de toda a matéria no universo. Suas descobertas sugerem que as relíquias de Hawking não são uma boa correspondência para matéria escura.
“Conseguimos a abundância de relíquias quentes de Hawking serem inferiores a ± 2% da matéria escura, mesmo que os buracos negros primordiais tenham produzido vários tipos diferentes de partículas de relíquia”, observam os cientistas.
Perspectivas futuras
Embora as observações atuais não tenham confirmado a existência de relíquias de Hawking, os pesquisadores permanecem otimistas. Eles acreditam que os próximos instrumentos com precisão aprimorada poderiam detectar essas relíquias, validando assim a existência de radiação de Hawking e buracos negros primordiais e permitir estudos experimentais de suas propriedades.
“A descoberta de uma relíquia de Hawking abriria uma janela para o estado térmico do universo (inicial) (…)”, escreveu a equipe. “Isso não seria apenas importante para a cosmologia do universo, mas também abriria uma nova fronteira da física de partículas além do modelo padrão e forneceria as primeiras evidências de observação para a radiação de investimento, evaporação do buraco negro e buracos negros primordiais.”
Em resumo, enquanto a radiação de Hawking continua sendo uma construção teórica, seu papel potencial na formação da estrutura inicial do universo oferece uma avenida atraente para a pesquisa. O estudo dos buracos negros primordiais e seus possíveis remanescentes poderiam fornecer uma visão profunda da cosmologia e da física de partículas, preenchendo as lacunas em nossa compreensão da infância do universo.
