University of Warwick/Mark Garlick
O Universo pode estar cheio de partículas “espelho” – e essas partículas indetetáveis podem estar a encolher as estrelas mais densas do cosmos, transformando-as em buracos negros.
Estes hipotéticos “gémeos maléficos” de partículas comuns experimentariam uma versão invertida das leis da Física. Um novo estudo revela que, se estas partículas existirem, podem estar a encolher as estrelas mais densas do Universo e a transformá-las em buracos negros.
De acordo com o LiveScience, várias simetrias fundamentais na natureza dão origem às leis da Física. Porém, uma delas nem sempre é obedecida – a simetria do reflexo ocorre quando se vê a imagem no espelho de uma reação física. Em quase todos os casos, obtém-se exatamente o mesmo resultado.
No entanto, nem sempre. O violador da simetria de reflexão é a força nuclear fraca. Sempre que a força fraca está envolvida numa interação de partículas, a imagem espelhada dessa interação parecerá diferente.
Os físicos não sabem por que razão a simetria do espelho está estragada no nosso Universo. Alguns propuseram uma explicação radical: talvez não esteja estragada e estamos, simplesmente, a olhar para o Universo da forma errada.
A simetria do espelho permite a existência de algumas partículas extra, que seriam uma cópia espelhada de cada partícula. Outros nomes para a matéria do espelho incluem “matéria da sombra” e “matéria de Alice”.
O reflexo é preservado no Universo: a matéria comum realiza interações com a mão esquerda e a matéria do espelho realiza interações com a mão direita. Tudo se sincroniza ao nível matemático.
Os neutrões e os seus “gémeos maléficos”
Como a única força que viola a simetria do espelho é a força nuclear fraca, essa é a única força que pode fornecer um “canal” para que a matéria regular comunique com as suas contrapartes no espelho. Porém, a força é muito fraca, por isso, mesmo se o Universo estivesse inundado com partículas espelhadas, seriam quase impercetíveis.
Muitas experiências concentraram-se em partículas neutras – neutrões. Os físicos teóricos preveem que um campo gravitacional muito forte pode aumentar a ligação entre neutrões e neutrões espelho e a natureza já criou um dispositivo experimental para caçar matéria espelhada – as estrelas de neutrões.
Estas estrelas são os núcleos remanescentes de estrelas gigantes, extraordinariamente densas e extremamente pequenas. O novo estudo propõe que, com a abundância de neutrões e o campo gravitacional extremo, os neutrões podem estar a transformar-se ocasionalmente em neutrões espelho.
Segundo os cientistas, quando um neutrão se transforma num neutrão espelho, algumas coisas acontecem. O neutrão espelho ainda está pendurado dentro da estrela – está gravitacionalmente ligado e, portanto, não pode ir a lado nenhum. O neutrão espelho tem uma influência gravitacional própria, por isso a estrela não evapora.
Porém, os neutrões espelho não participam nas interações que os cientistas detetam nas estrelas de neutrões, por isso, muda a química interna. Estes neutrões fazem parte de uma vida de “estrela de neutrões espelho”, com o seu próprio conjunto de interações atómicas, mas essa vida está oculta.
À medida que os neutrões se convertem em neutrões espelho, a estrela encolhe. Numa proporção de 1:1 de neutrões regulares para neutrões espelho, a estrela de neutrões fica cerca de 30% mais pequena.
Estes corpos podem sustentar-se com o peso esmagador da sua própria gravidade por um processo mecânico quântico chamado pressão de degeneração. No entanto, essa pressão tem um limite e, com menos neutrões regulares, esse limite diminui.
Se uma estrela tivesse uma proporção de 1:1 de neutrões comuns para neutrões espelho, a massa máxima das estrelas de neutrões no Universo seria cerca de 30% menos massiva do que se esperaria.
Se fosse mais massivo do que isso, as estrelas de neutrões entrariam em colapso e transformar-se-iam em buracos negros.
O caso, porém, não está encerrado: o Universo é antigo e não se sabe quanto tempo este processo de mudança pode durar. É possível que não tenha havido tempo suficiente para as estrelas de neutrões fazerem a troca. Assim, ao encontrar e observar mais estrelas de neutrões, os cientistas podem encontrar um sinal de um espelho oculto do Universo.
Este estudo, que ainda não foi revisto por pares, está disponível desde dezembro na plataforma de pré-publicação arXiv.
