Os últimos anos têm sido incríveis para as descobertas físicas. Os cientistas descobriram o bóson de Higgs, uma partícula que estavam procurando há quase 50 anos, em 2012, e as ondas gravitacionais, que foram teorizadas há 100 anos, em 2016. Este ano, há a expectativa pela primeira foto de um buraco negro. Então, pensaram alguns teóricos, por que não combinar todas estas ideias malucas em um grande monstro de Frankestein da física? E se nós, digamos, tentarmos detectar a matéria escura que se irradia de buracos negros através de suas ondas gravitacionais?
Não é uma ideia tão estranha, na verdade. Agora que os cientistas têm detectado ondas gravitacionais, ondulações no espaço-tempo geradas pelos eventos físicos mais violentos, eles querem usar esta descoberta para fazer observações físicas reais. Eles acreditam que existe uma maneira de detectar todas as novas partículas que podem constituir a matéria escura, uma substância desconhecida que responde por mais de 80% de toda a gravidade no universo.
Será que o sol está emitindo matéria escura?
“A ideia básica é que estamos tentando usar buracos negros, os objetos mais densos e compactos do universo, para procurar novos tipos de partículas”, explica Masha Baryakhtar, pesquisadora de pós-doutorado no Instituto Perimeter de Física Teórica do Canadá. Especialmente uma partícula: o áxion. “As pessoas têm procurado ele por 40 anos”, afirma.
Átomos gravitacionais
Os buracos negros são os sumidouros do universo, tão fortes que a luz não pode escapar da sua atração assim que ela entra em um deles. Eles têm campos gravitacionais tão poderosos que produzem ondas gravitacionais quando colidem uns com os outros. A matéria escura pode não ser feita a partir de partículas, com massa e energia, mas se fosse, seria feita de áxions, partículas em torno de um quintilhão (um bilhão de bilhões) de vezes mais leves que um elétron, que se encontram ao redor de buracos negros.
Baryakhtar e seus companheiros de equipe acreditam que os buracos negros são mais do que apenas armadilhas para a luz, mas núcleos no centro de uma espécie de átomo gravitacional. Os áxions seriam os elétrons, por assim dizer. Se você já leu sobre buracos negros, você sabe que eles têm discos de alta energia de gás incrivelmente quentes orbitando-os, produzidos pelo atrito entre as partículas aceleradas pela gravidade do buraco negro. Essa teoria ignora esse material, já que os áxions não interagem via atrito.
Mantendo a analogia do átomo, os áxions podem saltar ao redor do buraco negro, ganhando e perdendo energia da mesma maneira que os elétrons fazem. Mas os elétrons interagem através do eletromagnetismo, então eles liberam ondas eletromagnéticas, ou ondas de luz. Áxions interagem através da gravidade, então eles liberam ondas gravitacionais.
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