NOIRLab/NSF/AURA/J. daSilva/M. Zamani
Sistema binário supermassivo de buracos negros (conceito artístico)
A matéria escura pode ser a responsável por oferecer aos buracos negros supermassivos os travões de que precisam para os fazer colidir no final de uma longa viagem em espiral.
Uma nova modelagem matemática desmistificou o problema final do parsec, uma questão ainda não resolvida da astrofísica que envolve a descoberta da força por trás da fusão de dois buracos negros supermassivos.
Segundo o Science Alert, a investigação defende que o problema pode ser resolvido pela presença de partículas de matéria escura auto-interativas que ficam agrupadas à volta dos buracos negros supermassivos, fornecendo o atrito necessário para que ultrapassem a distância final entre si.
“Mostramos que incluir este efeito até agora negligenciado da matéria escura pode ajudar os buracos negros supermassivos a superar o parsec final de separação e coalescência“, disse o físico Gonzalo Alonso-Álvarez, da Universidade de Toronto e da Universidade McGill. “Os nossos cálculos explicam como é que isso acontece.”
Os buracos negros supermassivos são um verdadeiro enigma para os astrónomos. Com base em inúmeras evidências observacionais e teóricas, a comunidade científica estabeleceu que os buracos negros supermassivos estão no centro da maioria das galáxias e que, quando duas delas colidem, entram em órbita um do outro.
Essa aproximação dá início a uma perda de energia orbital, convertida em energia cinética das estrelas e gás que interagem com o sistema binário.
A redução da separação orbital é fundamental para que os buracos negros supermassivos se fundam. Mas esse processo de colisão ainda não é muito bem entendido pelos astrónomos.
Quando atingem a distância de um parsec (o equivalente a cerca de 3,2 anos-luz), a vizinhança galáctica não consegue suportar o decaimento orbital. É então que a órbita dos buracos negros estabiliza, durante um período que poderia ser muito longo. Mas quanto?
Pelo menos há mais tempo do que o Universo existe. É exatamente este pormenor que leva ao problema final do parsec: como é que os buracos negros supermassivos conseguem fundir-se e como é que fazem para superar a fase em que a perda de energia se torna ineficiente, assim que chegam à distância de 3,2 anos-luz?
A ideia de que os buracos negros supermassivos nunca se fundiram foi descartada com a deteção de um zumbido de onda gravitacional de fundo, gigantescas ondulações no tecido do espaço-tempo provocadas pela mudança de velocidade de grandes massas.
A matéria escura foi descartada, dado que modelos anteriores partiram do pressuposto de que as suas partículas teriam sido também ejetadas para longe.
Mas, mesmo assim, Alonso-Álvarez e a sua equipa decidiram testar essa hipótese e as simulações matemáticas revelaram que a matéria escura, que interage consigo mesma (o que inclui a possibilidade de interações não gravitacionais), pode mesmo ser a peça em falta para desvendar este problema.
No fundo, entre essas interações, a matéria escura poderia albergar colisões elásticas entre as suas partículas.
Apesar de isso não envolver forças eletromagnéticas, um outro tipo de força poderia causar alterações de velocidade e trajetórias das suas partículas, redistribuindo a energia e, finalmente, formar estruturas densas no sistema binário, o que forneceria o “apoio” necessário para que os buracos negros supermassivos se fundissem.
As descobertas, publicadas num artigo científico na Physical Review Letters, ainda são muito teóricas. Ainda assim, podem fornecer indiretamente uma nova ferramenta para compreender os mistérios da matéria escura.
