Buracos negros talvez possam se transformar em lasers de matéria escura, diz novo estudo

Buracos negros já são uns dos objetos mais estranhos no universo, e cientistas às vezes sonham com algumas teorias malucas sobre seu comportamento. Por exemplo: talvez eles possam acumular partículas de matéria escura e se transformar em lasers de buraco negro, disparando radiação no espaço.

Isso não é só uma ideia fantasiosa. Talvez você se lembre de uma teoria impressionante do ano passado que ligava uma partícula de matéria escura teorizada chamada de áxion com buracos negros e ondas gravitacionais. Essa nova teoria é uma extensão disso — são chamados de BLASTs, ou “black hole lasers powered by axion superradiant instabilities” (“lasers de buraco negro alimentados por instabilidades superradiantes axionais”). Os cientistas por trás da teoria pensam que talvez exista uma maneira de observar esse estranho comportamento na Terra.

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“Acho que é uma possibilidade fascinante”, disse Thomas Kephart, pesquisador da Universidade Vanderbilt e um dos autores do novo estudo. O trabalho apareceu recentemente na Physical Review Letters.

Eis alguns pontos-chave: a matéria escura parece ser algo misterioso que permeia o universo e, seja lá o que for, ela faz várias coisas, como galáxias e aglomerados de galáxias se comportarem muito mais massivamente do que parecem. Os áxions são uma das várias explicações propostas de matéria escura e são descritos como uma partícula fundamental superleve que se comunica com o resto da matéria do universo apenas por meio da gravidade. Buracos negros são objetos misteriosos e compactos tão densos que mesmo a luz não consegue escapar de seu espaço distorcido.

Cientistas que trabalham com esse tipo de coisa anteriormente postularam que, se os buracos negros rotacionam, então há um processo chamado de “superradiância”, pelo qual eles conseguem encher nuvens de um número incrível de áxions, como 10⁸⁰, o que é aproximadamente o mesmo número de átomos que acreditamos existir no universo. Isso resulta no que parece um átomo enorme com um buraco negro em seu centro em vez de um núcleo, cercado por uma nuvem de áxions em vez de elétrons. Exceto pelo fato de que você não pode empilhar mais do que um certo número de elétrons em torno do centro de um átomo, devido a certas leis fundamentais da física, enquanto os áxions não têm essa limitação.

Portanto, Kephart e seu parceiro João G. Rosa, da Universidade de Aveiro, em Portugal, estudaram mais profundamente esse estranho efeito de superradiância. De acordo com seus cálculos, se o áxion puder decair e se tornar um par de fótons, isso excitaria outros áxions e faria com que eles liberassem fótons e assim por diante. Essa reação em cadeia pararia e reiniciaria novamente à medida que outros processos a equilibrem, mas poderia resultar em explosões de ondas de rádio, ou os BLASTs.

Basicamente, os cientistas acham que algumas das explosões de rápidas de rádio sobre as quais sempre escrevemos podem ser BLASTs vindo de bizarros buracos negros lasers de matéria escura..

Os cientistas oferecem algumas maneiras de detectar os BLASTs no artigo. Talvez uma explosão rápida de rádio com certos resplendores podem carregar uma assinatura especial indicando o BLAST. Mais detecções de explosões rápidas de rádio também podem reforçar a existência dos BLASTs.

Essa proposta tem suas limitações, é claro. Os cientistas apontam que seu trabalho contém aproximações, incluindo uma da forma da nuvem de áxion proposta em torno do buraco negro. Atualmente, não existem provas de que os áxions existem, embora buscas por essas partículas já estejam acontecendo.

Mas se você estiver pensando em escrever um romance de ficção científica em breve, acho que buracos negros lasers de matéria escura estão disponíveis.

[PRL]

Imagem do topo: NASA/JPL-Caltech