Um fenómeno previsto por Einstein pode mudar tudo aquilo que sabemos sobre Física. O novo estudo pode alterar a nossa compreensão dos buracos negros e levar a novos avanços na Física de partículas.
Em 2016, investigadores do Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO) anunciaram a deteção de ondas gravitacionais pela primeira vez.
A descoberta inédita valeu, em 2017, o Nobel da Física a três astrofísicos norte-americanos: Rainer Weiss, Kip Thorne e Barry Barish.
O júri do Prémio Nobel destacou os seus “contributos decisivos” para a observação de ondas gravitacionais, que são considerados um avanço fundamental na investigação que vem confirmar o que antecipou Albert Einstein na sua Teoria da Relatividade Geral.
Conforme previsto pela Teoria Geral da Relatividade de Einstein, essas ondas resultam da fusão de objetos massivos, o que causa ondulações no espaço-tempo que podem ser detetadas.
As ondas foram detetadas pela primeira vez na sequência de uma colisão de dois buracos negros a cerca de 1,3 mil milhões de anos-luz de distância.
Desde então, vários cientistas teorizaram inúmeras formas pelas quais as ondas gravitacionais poderiam ser usadas para avançar a nossa compreensão do Universo. De matéria escura ao interior de estrelas de neutrões e supernovas, as opções são variadas.
Agora, num novo estudo publicado na revista científica Physical Review Letters, uma equipa de investigadores das universidades de Amesterdão e Harvard propôs uma forma pela qual as ondas gravitacionais poderiam ser usadas para procurar bosões ultraleves à volta de buracos negros em rotação.
Este método pode não apenas oferecer uma nova maneira de discernir as propriedades dos buracos negros binários, mas também levar à descoberta de novas partículas além do Modelo Padrão, escreve o portal Inverse.
O Modelo Padrão é o nome dado a uma teoria de 1970 que descreve as partículas elementares e a forma como elas interagem entre si. O modelo incorpora todas as partículas subatómicas conhecidas, entre as quais, o bosão de Higgs.
Os autores deste novo estudo examinaram como é que a chamada “superradiância” faz com que as nuvens instáveis de bosões ultraleves se formem espontaneamente à volta de buracos negros.
Os investigadores sugerem adicionalmente que as semelhanças entre átomos gravitacionais e os normais vão além da sua estrutura.
A superradiância é um conceito que, por exemplo, permite a existência dos lasers de eletrões livres, as máquinas que geram os feixes de raios-x mais brilhantes no mundo.
Os autores acreditam que os buracos negros binários podem fazer com que as partículas nas suas nuvens se tornem ionizadas através do efeito fotoelétrico.
Quando aplicado a um buraco negro binário, os cientistas mostraram como nuvens de bosões ultraleves podem absorver a “energia orbital” de um buraco negro vizinho. Isto faria com que alguns bosões fossem ejetados e acelerados — algo evidenciado pelos sinais de ondas gravitacionais associados ao buraco negro.
Por último, demonstraram como é que este processo pode alterar drasticamente a evolução dos buracos negros binários, reduzindo o tempo que leva para os objetos se fundirem.
Este processo pode ser usado para descobrir uma classe completamente nova de partículas ultraleves e revelar detalhes sobre a massa e o estado das nuvens de “átomos gravitacionais”.
