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Buracos negros minúsculos podem estar a “esconder-se” dentro de estrelas (e a devorá-las por dentro)

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JPL-Caltech / NASA

Uma equipa de investigadores tem um novo palpite sobre onde procurar a misteriosa matéria escura: esta pode estar a assumir a forma de buracos negros endoparasitários.

De acordo com o ScienceAlert, buracos negros primordiais minúsculos, quase indetetáveis, podem ser uma das fontes misteriosas de massa que contribui para a matéria escura.

Uma equipa de investigadores suspeita que estes buracos negros podem “esconder-se” no centro de estrelas de neutrões. Gradualmente, estes corpos celestes cresceriam tanto que devorariam a estrela a partir de dentro

Embora não saibamos o que é matéria escura, esta é fundamental para a nossa compreensão do Universo: não há matéria suficiente que se possa detetar diretamente para explicar toda a gravidade. Na verdade, há tanta gravidade que os cientistas calcularam que cerca de 75% a 80% de toda a matéria é matéria escura.

Existem várias partículas candidatas a matéria escura. Os buracos negros primordiais que se formaram logo após o Big Bang não são um dos principais candidatos, porque, se estivessem acima de uma determinada massa, já teriam sido detetados. No entanto, abaixo dessa massa, teriam evaporado pela emissão da radiação Hawking muito antes.

Por outro lado, os buracos negros são candidatos atraentes para a matéria escura: são extremamente difíceis de detetar se estiverem apenas a vaguear pelo Espaço.

É assim que surge a ideia do buraco negro endoparasitário. Atualmente, existem dois cenários para este conceito: um defende que os buracos negros primordiais foram capturados por estrelas de neutrões e afundaram-se até ao núcleo; outro sustenta que as partículas de matéria escura são capturadas dentro de uma estrela de neutrões e, se as condições forem favoráveis, podem juntar-se e formar um buraco negro.

Inicialmente, esses buracos negros seriam pequenos, mas não por muito tempo. No interior das estrelas de neutrões, estes corpos cósmicos começariam a parasitar o seu hospedeiro.

Num estudo, que ainda não foi revisto por pares, uma equipa de físicos da Bowdoin College e da Universidade de Illinois, ambas nos Estados Unidos, calculou quanto tempo demoraria essa possível devoração.

Segundo os cálculos, uma vez que as estrelas de neutrões têm um limite superior de massa teórico de 2,3 vezes a massa do Sol, a massa dos buracos negros entender-se-iam até à faixa dos planetas anões.

Para uma estrela de neutrões não giratória com um buraco negro não giratório, a acumulação seria esférica. Nas taxas de acreção, buracos negros tão pequenos como 10 a 21 vezes a massa do Sol acumulariam completamente uma estrela de neutrões durante a vida do Universo.

Isto sugere que os buracos negros primordiais, desde o início do Universo, teriam agregado completamente as suas estrelas de neutrões hospedeiras. Porém, essas escalas de tempo estão em conflito direto com as idades das antigas populações de estrelas de neutrões.

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“Como uma aplicação importante, os nossos resultados corroboram argumentos que usam a existência atual de populações de estrelas de neutrões para restringir a contribuição de buracos negros primordiais para o conteúdo de matéria escura do Universo, ou de partículas de matéria escura que podem formar buracos negros no centro das estrelas de neutrões depois de serem capturadas”, escreveram os investigadores.

Assim, o resultado é um golpe nos buracos negros primordiais, mas não exclui totalmente os buracos negros endoparasitários. Se houver partículas de matéria escura a flutuar pelo Espaço e a serem sugadas por estrelas de neutrões, podem estar a entrar em colapso em buracos negros e a transformar estrelas de neutrões em buracos negros.

Assim, qualquer estrela de neutrões aparentemente desaparecida pode ser um ótimo lugar para procurar matéria escura.

Este estudo está disponível desde 18 de fevereiro na plataforma de pré-publicação ArXiv.

  Maria Campos, ZAP //

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