Buracos negros podem estar envolvidos em matéria escura

A Imagem do Buraco: Ao observar as órbitas das estrelas em sua atração, os astrônomos dizem ter encontrado evidências de que os buracos negros são cercados por quantidades substanciais de matéria escura, de acordo com um novo estudo publicado no The Astrophysical Journal Letters. 

Buraco negro central da Via Láctea em imagem em Raios-X do observatório Chandra. Inagem via NASA 

A matéria escura é difícil de estudar porque você não pode observá-la diretamente – embora se acredite que ela componha cerca de 27 por cento do universo, superando os meros cinco por cento da matéria comum, ou bariônica, que podemos ver.

Podemos, no entanto, observar a influência gravitacional da matéria escura, que é onde as estrelas entram em jogo. Os pesquisadores observaram dois buracos negros próximos, cada um formando um sistema binário onde uma estrela companheira continua a orbitá-lo. Normalmente, as órbitas dessas estrelas companheiras devem decair gradualmente a uma taxa extremamente pequena de cerca de 0,02 milissegundos por ano.

Na realidade, o que eles observaram explodiu isso: uma taxa surpreendentemente maior de um milissegundo por ano – 50 vezes a estimativa teórica.

Arrasto Gravitacional

Essas descobertas, suspeitam os pesquisadores, cheiravam a alguma intromissão da matéria escura. Então, para corroborar o palpite, os pesquisadores executaram uma simulação de computador de um modelo de atrito dinâmico de matéria escura, que ajuda a calcular a perda de momento de objetos no espaço devido ao que é, de fato, “arrasto” causado pela gravidade.

Eles logo descobriram que a taxa simulada de decaimento orbital com base no modelo de gravidade escura se alinhava “precisamente” com as taxas de decaimento observadas nas estrelas companheiras, indicando que grandes quantidades de matéria escura, que produziriam gravidade suficiente para adulterar as proximidades órbitas, estão se aglomerando em torno de buracos negros.

“Este é o primeiro estudo a aplicar o ‘modelo de fricção dinâmica’ em um esforço para validar e provar a existência de matéria escura ao redor dos buracos negros”, disse Chan Man-ho, astrofísico da Universidade de Educação de Hong Kong, em uma afirmação. “O estudo fornece uma nova direção importante para futuras pesquisas sobre matéria escura”.

Escolhas mais fáceis

As descobertas da equipe são algumas das melhores evidências até agora de um “pico de densidade” há muito tempo teorizado perto de buracos negros que devem se formar a partir da acumulação de matéria escura. 

Chan observa que estudos anteriores se basearam na detecção de raios gama e ondas gravitacionais, que são produzidos principalmente por eventos raros, como fusões de buracos negros. Compreensivelmente, isso não produz muitos dados para os cientistas trabalharem. As estrelas que orbitam um buraco negro, por outro lado, são um pouco mais fáceis de encontrar.

“Somente na Via Láctea, existem pelo menos 18 sistemas binários semelhantes aos nossos objetos de pesquisa, que podem fornecer informações valiosas para ajudar a desvendar o mistério da matéria escura”, disse Chan.

Fonte: Iopscience.iop.org