Nova explicação para 2 mistérios do Universo?

Ilustração de um buraco negro no centro e da nuvem de axiões à sua volta (em forma de donut) no momento em que ocorre uma explosão de luz.
Créditos: João Rosa / Thomas Kephart

“(…) Se a física dos buracos negros já é mais conhecida, a matéria escura e os impulsos rápidos de rádio mantêm-se como dois grandes enigmas. Mais de 26% do Universo é matéria escura (…). Mas de que é feita a matéria escura ninguém sabe. Tal como não se sabe o que origina os impulsos rápidos de rádio – as maiores explosões luminosas do espaço profundo, detectadas pela primeira vez apenas em 2007. E se do estudo dos buracos negros saísse uma explicação tanto para a natureza da matéria escura como para a origem dos impulsos rápidos de rádio? É mesmo essa a proposta de João Rosa, da Universidade de Aveiro, num artigo na revista Physical Review Letters.
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Já a existência de buracos negros primordiais, criados nas fracções de segundo a seguir ao Big Bang (…) ter-se-ão formado em regiões do espaço com densidades extremamente elevadas, no seguimento do colapso dessas zonas por acção da gravidade. Mais pequenos e “leves” do que os buracos resultantes da morte de estrelas, terão sobrevivido até aos dias de hoje. “São hipotéticos, para já”, explica João Rosa.
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Quando rodam muito rapidamente, os buracos negros primordiais podem criar à sua volta uma nuvem de umas partículas (também ainda) hipotéticas – os axiões. A existência destas partículas começou por ser proposta no final da década de 70. Depois, em 1983, avançou-se que os axiões poderiam constituir a matéria escura que não conseguimos detectar, que por sua vez já tinha sido proposta pela primeira vez em 1933, pelo físico Fritz Zwicky.
“Os axiões são bons candidatos a serem a matéria escura do Universo, porque não emitem luz em condições normais”, nota João Rosa. “Queria saber se essa nuvem [de axiões] emitia radiação electromagnética. Ninguém tinha ainda considerado isso.”
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“Até agora pensava-se que as nuvens de axiões formadas em torno de buracos negros instáveis não emitiriam radiação electromagnética detectável, uma vez que a probabilidade de um axião se transformar espontaneamente em fotões é extremamente pequena.”
Ora os resultados de João Rosa e do norte-americano Thomas Kephart (…) apontam precisamente para a possibilidade de os axiões se transformarem em fotões e, desta forma, tornarem-se passíveis de detecção.
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Foi assim a partir da descoberta teórica de que os axiões podiam transformar-se em fotões que acabou por surgir a ligação – por acaso – aos impulsos rápidos de rádio, as grandes explosões de luz vindas do espaço profundo descobertas em 2007 (…). Desde então, já se observaram mais de 30 destas explosões muito brilhantes de ondas rádio, que duram apenas alguns milissegundos. Pensa-se que vêm de galáxias muito distantes. (…) Mas, dentro dessas galáxias distantes, o que causava estas explosões manteve-se um mistério.
“Descobrimos que estes impulsos podem dever-se a enormes explosões electromagnéticas em torno de pequenos buracos negros que se formaram no início do Universo”. Segundo o modelo proposto pelos dois investigadores, estes impulsos deverão ocorrer principalmente nos centros das galáxias mais densas: “Uma maior densidade tornará mais prováveis as colisões entre os buracos negros primordiais que dão origem aos impulsos.”
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“Assim, se vier a confirmar-se esta explicação, poderão estar resolvidos dois dos maiores mistérios do Universo – de que é feita a matéria escura e o que gera os impulsos rápidos de rádio. A resposta poderá ser a mesma a ambas as questões – axiões e buracos negros primordiais.”
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Resumindo, para mantermos o rumo da viagem: os buracos negros primordiais em grande rotação geram nuvens de axiões e é nessas nuvens que, por sua vez, se geram os impulsos rápidos de rádio. De dentro dos buracos negros continua a não sair nada, como se pensava até agora. É na nuvem de axiões produzida pelos buracos negros, que se encontra à sua volta, que é originada essa radiação.
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“Se estes buracos negros tiverem sido produzidos em número suficientemente grande no Universo primordial, poderão também explicar uma fracção significativa da matéria escura, ainda que provavelmente não a expliquem na sua totalidade”, adianta o físico. (…)”

Leiam todo o artigo, escrito pela Teresa Firmino, para o jornal Público, aqui.