{"id":5822,"date":"2023-02-21T07:20:31","date_gmt":"2023-02-21T06:20:31","guid":{"rendered":"http:\/\/ccvalg.pt\/astronomia\/wordpress\/?p=5822"},"modified":"2023-02-21T07:20:31","modified_gmt":"2023-02-21T06:20:31","slug":"primeira-evidencia-observacional-que-liga-os-buracos-negros-a-energia-escura","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/ccvalg.pt\/astronomia\/wordpress\/2023\/02\/21\/primeira-evidencia-observacional-que-liga-os-buracos-negros-a-energia-escura\/","title":{"rendered":"Primeira evid\u00eancia observacional que liga os buracos negros \u00e0 energia escura<\/strong>"},"content":{"rendered":"
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\"\"<\/a>
Impress\u00e3o de artista de um buraco negro supermassivo.
Cr\u00e9dito: Universidade do Hawaii<\/figcaption><\/figure>\n<\/div>\n\n\n

Pesquisando dados existentes que abrangem 9 mil milh\u00f5es de anos, uma equipa de investigadores liderada por cientistas da Universidade do Hawaii em Manoa descobriu a primeira evid\u00eancia de “acoplamento cosmol\u00f3gico” – um fen\u00f3meno recentemente previsto na teoria da gravidade de Einstein, poss\u00edvel apenas quando s\u00e3o colocados buracos negros dentro de um Universo em evolu\u00e7\u00e3o.<\/p>\n\n\n\n

Os astrof\u00edsicos Duncan Farrah, do Instituto para Astronomia e do Departamento de F\u00edsica e Astronomia, e Kevin Croker, professor de f\u00edsica e astronomia, lideraram este ambicioso estudo, combinando a per\u00edcia em evolu\u00e7\u00e3o gal\u00e1ctica e a teoria da gravidade com a experi\u00eancia de observa\u00e7\u00e3o e an\u00e1lise de investigadores de nove pa\u00edses para fornecer as primeiras informa\u00e7\u00f5es sobre o que poder\u00e1 existir dentro de buracos negros reais.<\/p>\n\n\n\n

“Quando o LIGO ouviu o primeiro par de buracos negros a fundir-se no final de 2015, tudo mudou”, disse Croker. “O sinal estava em excelente concord\u00e2ncia com as previs\u00f5es no papel, mas e ao alargar essas previs\u00f5es a milh\u00f5es, ou milhares de milh\u00f5es de anos? Correspondendo esse modelo de buracos negros ao nosso Universo em expans\u00e3o? N\u00e3o era de todo claro como fazer isso”.<\/p>\n\n\n\n

A equipa publicou recentemente dois artigos cient\u00edficos, um na revista The Astrophysical Journal e o outro na The Astrophysical Journal Letters, onde estudaram os buracos negros supermassivos nos cora\u00e7\u00f5es de gal\u00e1xias antigas e inativas.<\/p>\n\n\n\n

O primeiro artigo cient\u00edfico descobriu que estes buracos negros ganham massa ao longo de milhares de milh\u00f5es de anos de uma forma que n\u00e3o pode ser facilmente explicada pelos processos normais da gal\u00e1xia e dos buracos negros, tais como fus\u00f5es ou acre\u00e7\u00e3o de g\u00e1s.<\/p>\n\n\n\n

O segundo artigo explica que o crescimento em massa destes buracos negros corresponde \u00e0s previs\u00f5es para os buracos negros que n\u00e3o s\u00f3 se acoplam cosmologicamente, mas tamb\u00e9m incluem energia de v\u00e1cuo – material que resulta do aperto de mat\u00e9ria tanto quanto poss\u00edvel sem quebrar as equa\u00e7\u00f5es de Einstein, evitando assim uma singularidade.<\/p>\n\n\n\n

Com a aus\u00eancia de singularidades, o artigo mostra ent\u00e3o que a energia de v\u00e1cuo combinada dos buracos negros produzidos nas mortes das primeiras estrelas do Universo est\u00e1 em acordo com a quantidade medida de energia escura no nosso Universo.<\/p>\n\n\n\n

“Estamos realmente a dizer duas coisas ao mesmo tempo: que h\u00e1 evid\u00eancias de que as solu\u00e7\u00f5es t\u00edpicas dos buracos negros n\u00e3o funcionam a longo, longo prazo, e que temos a primeira fonte astrof\u00edsica proposta para a energia escura”, disse Farrah, autor principal de ambos os artigos cient\u00edficos.<\/p>\n\n\n\n

“O que isso significa, por\u00e9m, n\u00e3o \u00e9 que outras pessoas n\u00e3o tenham proposto fontes para a energia escura, mas este \u00e9 o primeiro artigo observacional onde n\u00e3o estamos a acrescentar nada de novo ao Universo como fonte da energia escura: os buracos negros na teoria da gravidade de Einstein s\u00e3o a energia escura”.<\/p>\n\n\n\n

Estas novas medi\u00e7\u00f5es, se apoiada por mais evid\u00eancias, v\u00e3o redefinir a nossa compreens\u00e3o do que \u00e9 um buraco negro.<\/p>\n\n\n\n

H\u00e1 nove mil milh\u00f5es de anos<\/strong><\/p>\n\n\n\n

No primeiro estudo, a equipa determinou como utilizar as medi\u00e7\u00f5es existentes de buracos negros para procurar um acoplamento cosmol\u00f3gico.<\/p>\n\n\n\n

“O meu interesse neste projeto nasceu realmente de um interesse geral em tentar determinar evid\u00eancias observacionais que suportem um modelo para buracos negros que funcione independentemente do tempo que se olhe para eles”, disse Farrah. “\u00c9 uma coisa muito, muito dif\u00edcil de fazer no geral, porque os buracos negros s\u00e3o incrivelmente pequenos, s\u00e3o incrivelmente dif\u00edceis de observar diretamente e est\u00e3o a enormes dist\u00e2ncias”.<\/p>\n\n\n\n

Os buracos negros s\u00e3o tamb\u00e9m dif\u00edceis de observar durante longos per\u00edodos de tempo. As observa\u00e7\u00f5es podem ser feitas durante alguns segundos, ou dezenas de anos no m\u00e1ximo – tempo insuficiente para detetar como um buraco negro pode mudar ao longo da dura\u00e7\u00e3o do Universo. Ver como os buracos negros mudam durante uma escala de milhares de milh\u00f5es de anos \u00e9 uma tarefa complicada.<\/p>\n\n\n\n

“Ter\u00edamos que identificar uma popula\u00e7\u00e3o de buracos negros e identificar a sua distribui\u00e7\u00e3o de massa h\u00e1 milhares de milh\u00f5es de anos. Ent\u00e3o ter\u00edamos de ver a mesma popula\u00e7\u00e3o, ou uma popula\u00e7\u00e3o ancestralmente ligada, nos dias de hoje e novamente ser capaz de medir a sua massa”, disse o coautor Gregory Tarl\u00e9, f\u00edsico da Universidade de Michigan. “Isto \u00e9 uma coisa realmente dif\u00edcil de fazer”.<\/p>\n\n\n\n

Dado que as gal\u00e1xias podem ter uma esperan\u00e7a de vida de milhares de milh\u00f5es de anos, e a maioria das gal\u00e1xias cont\u00e9m um buraco negro supermassivo, a equipa percebeu que as gal\u00e1xias detinham a chave, mas que era essencial escolher os tipos certos de gal\u00e1xias.<\/p>\n\n\n\n

“Havia muitos comportamentos diferentes para os buracos negros em gal\u00e1xias medidos na literatura e n\u00e3o havia realmente nenhum consenso”, disse a coautora Sara Petty, especialista em gal\u00e1xias na NWRA (NorthWest Research Associates). “Decidimos que, ao concentrarmo-nos apenas nos buracos negros em gal\u00e1xias el\u00edpticas em evolu\u00e7\u00e3o passiva, pod\u00edamos ajudar a resolver esta quest\u00e3o”.<\/p>\n\n\n\n

As gal\u00e1xias el\u00edpticas s\u00e3o enormes e formaram-se cedo. S\u00e3o f\u00f3sseis da “montagem” gal\u00e1ctica. Os astr\u00f3nomos pensam que s\u00e3o o resultado final de colis\u00f5es de gal\u00e1xias, enormes em tamanho e com bili\u00f5es de estrelas antigas.<\/p>\n\n\n\n

Ao olhar apenas para gal\u00e1xias el\u00edpticas sem atividade recente, a equipa p\u00f4de argumentar que quaisquer altera\u00e7\u00f5es nas massas dos seus buracos negros n\u00e3o poderiam ser facilmente causadas por outros processos conhecidos. Utilizando estas popula\u00e7\u00f5es, a equipa examinou ent\u00e3o como a massa dos seus buracos negros centrais mudou ao longo dos \u00faltimos 9 mil milh\u00f5es de anos.<\/p>\n\n\n\n

Se o crescimento em massa dos buracos negros ocorresse atrav\u00e9s da acre\u00e7\u00e3o ou fus\u00e3o, ent\u00e3o n\u00e3o se esperaria que as massas destes buracos negros mudassem muito. No entanto, se os buracos negros ganharem massa atrav\u00e9s do acoplamento ao Universo em expans\u00e3o, ent\u00e3o estas gal\u00e1xias el\u00edpticas em evolu\u00e7\u00e3o passiva poderiam revelar este fen\u00f3meno.<\/p>\n\n\n\n

Os investigadores descobriram que quanto mais para tr\u00e1s no tempo olhavam, mais pequenos eram os buracos negros em massa, em rela\u00e7\u00e3o \u00e0s suas massas atuais. Estas mudan\u00e7as foram grandes: os buracos negros eram hoje 7 a 20 vezes mais massivos do que eram h\u00e1 9 mil milh\u00f5es de anos – suficientemente grandes para que os investigadores suspeitassem que o acoplamento cosmol\u00f3gico pudesse ser o culpado.<\/p>\n\n\n\n

Desvendando os buracos negros<\/strong><\/p>\n\n\n\n

No segundo estudo, a equipa investigou se o crescimento dos buracos negros medidos no primeiro estudo podia ser explicado apenas pelo acoplamento cosmol\u00f3gico.<\/p>\n\n\n\n

“Aqui fica uma analogia. Podemos pensar num buraco negro acoplado como um el\u00e1stico, sendo esticado juntamente com o Universo \u00e0 medida este se expande”, disse Croker. “\u00c0 medida que \u00e9 esticado, a sua energia aumenta. A equa\u00e7\u00e3o E = mc^2 de Einstein diz-nos que a massa e a energia s\u00e3o proporcionais, pelo que a massa do buraco negro tamb\u00e9m aumenta”.<\/p>\n\n\n\n

Quanto essa massa aumenta depende da for\u00e7a de acoplamento, uma vari\u00e1vel que os investigadores chamam k.<\/p>\n\n\n\n

“Quanto mais forte for o el\u00e1stico, mais dif\u00edcil \u00e9 de esticar, portanto, mais energia tem quando esticado. Resumidamente, isso \u00e9 k”, disse Croker.<\/p>\n\n\n\n

Uma vez que o crescimento em massa dos buracos negros, devido ao acoplamento cosmol\u00f3gico, depende do tamanho do Universo, e o Universo era mais pequeno no passado, os buracos negros no primeiro estudo t\u00eam que ser menos massivos, no valor correto, para que a explica\u00e7\u00e3o do acoplamento cosmol\u00f3gico funcione.<\/p>\n\n\n\n

A equipa examinou cinco popula\u00e7\u00f5es diferentes de buracos negros em tr\u00eas cole\u00e7\u00f5es diferentes de gal\u00e1xias el\u00edpticas, retiradas de quando o Universo tinha aproximadamente metade e um-ter\u00e7o do seu tamanho atual. Em cada compara\u00e7\u00e3o, esse k era quase 3.<\/p>\n\n\n\n

A primeira liga\u00e7\u00e3o observacional<\/strong><\/p>\n\n\n\n

Em 2019, este valor foi previsto para buracos negros que cont\u00eam energia de v\u00e1cuo, em vez de uma singularidade, por Croker, ent\u00e3o estudante, e por Joel Weiner, professor de matem\u00e1tica da Universidade do Hawaii em Manoa.<\/p>\n\n\n\n

A conclus\u00e3o \u00e9 profunda: Croker e Weiner j\u00e1 tinham mostrado que se k \u00e9 3, ent\u00e3o todos os buracos negros no Universo contribuem coletivamente com uma densidade de energia escura quase constante, tal como as medi\u00e7\u00f5es de energia escura sugerem.<\/p>\n\n\n\n

Os buracos negros prov\u00eam de grandes estrelas mortas, por isso se soubermos quantas estrelas grandes s\u00e3o produzidas, podemos estimar quantos buracos negros s\u00e3o tamb\u00e9m produzidos e quanto crescem como resultado do acoplamento cosmol\u00f3gico. A equipa utilizou as medi\u00e7\u00f5es mais recentes do ritmo de forma\u00e7\u00e3o estelar primitiva fornecidas pelo Telesc\u00f3pio Espacial James Webb e descobriu que os n\u00fameros alinham.<\/p>\n\n\n\n

De acordo com os investigadores, os seus estudos fornecem um quadro para os f\u00edsicos te\u00f3ricos e para os astr\u00f3nomos continuarem a testar – e para a atual gera\u00e7\u00e3o de experi\u00eancias de energia escura como o DESI (Dark Energy Spectroscopic Instrument) e o DES (Dark Energy Survey) – a fim de lan\u00e7ar luz sobre a ideia.<\/p>\n\n\n\n

“Se confirmado, ser\u00e1 um resultado not\u00e1vel, apontando o caminho para a pr\u00f3xima gera\u00e7\u00e3o de solu\u00e7\u00f5es de buracos negros”, disse Farrah.<\/p>\n\n\n\n

Croker acrescentou: “Esta medi\u00e7\u00e3o, explicando porque \u00e9 que o Universo est\u00e1 agora a acelerar, fornece uma bela vis\u00e3o da for\u00e7a real da gravidade de Einstein. Um coro de vozes min\u00fasculas espalhadas por todo o Universo pode trabalhar em conjunto para dirigir todo o cosmos. Qu\u00e3o impressionante \u00e9 isso?”<\/p>\n\n\n\n

Este modelo atualmente deve ser considerado como uma hip\u00f3tese excitante, que pode ser testada experimentalmente com mais estudos dos dados existentes. Felizmente h\u00e1, e haver\u00e1, mais informa\u00e7\u00e3o que pode ser utilizada para validar ou rejeitar a teoria, embora seja prov\u00e1vel que isso demore alguns anos. Se confirmada, representa uma grande mudan\u00e7a na cosmologia e aponta para uma revolu\u00e7\u00e3o na nossa compreens\u00e3o do Universo.<\/p>\n\n\n\n

\/\/ Universidade do Hawaii (comunicado de imprensa)<\/a>
\/\/ Universidade de Michigan (comunicado de imprensa)<\/a>
\/\/ Col\u00e9gio Imperial de Londres (comunicado de imprensa)<\/a>
\/\/ Artigo cient\u00edfico #1 (The Astrophysical Journal)<\/a>
\/\/ Artigo cient\u00edfico #1 (arXiv.org)<\/a>
\/\/ Artigo cient\u00edfico #2 (The Astrophysical Journal Letters)<\/a>
\/\/ Artigo cient\u00edfico #2 (arXiv.org)<\/a><\/p>\n\n\n\n

Saiba mais:<\/h3>\n\n\n\n

Universo:<\/strong>
A expans\u00e3o acelerada do Universo (Wikipedia)<\/a>
Universo (Wikipedia)<\/a>
Idade do Universo (Wikipedia)<\/a>
Estrutura a grande-escala do Universo (Wikipedia)<\/a>
Big Bang (Wikipedia)<\/a>
Cronologia do Big Bang (Wikipedia)<\/a>
Modelo Lambda-CDM (Wikipedia)<\/a>
Indicadores de dist\u00e2ncias c\u00f3smicas (Wikipedia)<\/a>
“Escada” de dist\u00e2ncias c\u00f3smicas (Wikipedia)<\/a><\/p>\n\n\n\n

Buraco negro supermassivo:<\/strong>
Wikipedia<\/a><\/p>\n\n\n\n

Energia escura:<\/strong>
Wikipedia<\/a><\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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