Em 2011, cientistas que procuram capturar evidências de matéria escura - substância invisível pensado para constituir a maior parte do universo - revelado um método pronto para detectar a colisão de estrelas com um tipo de esquiva de buraco negro que está na pequena lista de objetos acreditado para fazer a matéria escura. Uma descoberta que poderia servir como prova observável de matéria escura e fornecer uma compreensão mais profunda do funcionamento interno do universo.
Pesquisadores de pós-doutorado Shravan Hanasoge do Departamento de Geociências de Princeton e Michael Kesden do Centro de NYU para Cosmologia e Física de Partículas simulou o resultado visível de um buraco negro primordial passar através de uma estrela. Remanescentes teóricos do Big Bang , buracos negros primordiais possuem as propriedades da matéria escura e são um dos diversos objetos cósmicos que se pensa ser a origem da substância misteriosa, mas eles ainda têm que ser observados.
Se buracos negros primordiais são a fonte de matéria escura, o grande número de estrelas na Via Láctea - aproximadamente 100 bilhões - faz um encontro inevitável, relatam os autores. Ao contrário dos buracos negros, um buraco negro primordial não "engolir" a estrela, mas provocar vibrações perceptíveis na superfície da estrela, como ela passa.
Assim, como o número de telescópios e satélites sondagem estrelas distantes nos aumentos da Via Láctea, assim como as chances de observar um buraco negro primordial como ele desliza sem causar danos através de um dos bilhões da galáxia de estrelas, Hanasoge disse. O modelo de computador desenvolvido por Hanasoge e Kesden pode ser usado com estas correntes de observação-solar técnicas para oferecer um método mais preciso para a detecção de buracos negros primordiais do que as ferramentas existentes.
"Se os astrônomos estavam apenas olhando para o sol, as chances de observar um buraco negro primordial não é provável, mas as pessoas estão agora a olhar para milhares de estrelas", disse Hanasoge.
"Há uma questão mais ampla do que constitui a matéria escura, e se um buraco negro primordial foram encontrados caberia todos os parâmetros - que têm massa e força para que eles influenciam diretamente a outros objetos no universo, e não interagem com a luz . Identificar um teria profundas implicações para nossa compreensão do Universo primordial e matéria escura. "
Princeton e investigadores Universidade de Nova York simulado o efeito de um buraco negro primordial passando através de uma estrela. Buracos negros primordiais estão entre os objetos hipotéticos para fazer a matéria escura - substância invisível pensado para constituir a maior parte do universo - e os astrônomos podem usar o modelo dos pesquisadores para, finalmente, observar os buracos negros indescritível. Esta imagem ilustra as ondas de vibração resultante como um buraco negro primordial (pontos brancos) passa através do centro de uma estrela. As cores diferentes correspondem à densidade do buraco negro primordial e força da vibração.
Embora a matéria escura não foi observada diretamente, as galáxias são pensadas para residir em longos matéria escura-halos documentados com base em efeitos gravitacionais destes halos sobre as galáxias, estrelas visíveis e de gás. Como outras propostas matéria escura candidatos, buracos negros primordiais são difíceis de detectar porque eles não emitem nem absorvem a luz, furtivamente percorrer o universo com apenas sutis efeitos gravitacionais sobre objetos próximos.
Como buracos negros primordiais são mais pesados do que outros-candidatos a matéria escura, no entanto, sua interação com as estrelas seriam detectáveis pelos actuais e futuros observatórios estelares, Kesden disse. Ao cruzar caminhos com uma estrela, a gravidade de um buraco negro primordial iria apertar a estrela, e, em seguida, uma vez que o buraco negro passou, porque a superfície da estrela de ondulação como que ela se encaixe no lugar.
"Se você imaginar cutucando um balão de água e observar o interior cascata de água, que é similar a como a superfície de uma estrela aparece," Kesden disse. "Ao olhar para como se move de uma estrela de superfície, você pode descobrir o que está acontecendo lá dentro. Se um buraco negro passa, você pode ver a superfície vibrar."
Kesden e Hanasoge utilizado o sol como um modelo para calcular o efeito de um buraco negro primordial na superfície de uma estrela. Kesden, cuja pesquisa inclui buracos negros e matéria escura, calculada das massas de um buraco negro primordial, bem como a trajectória provável do objecto através do sol.Hanasoge, que estuda sismologia no sol, a Terra e as estrelas, deu certo efeito vibratório do buraco negro na superfície do sol. Kamionkowski não teve nenhum papel no projeto, mas está familiarizado com ele.
"É sabido que, como um buraco negro primordial passou por uma estrela, teria um efeito, mas esta é a primeira vez que temos cálculos que são numericamente precisa", disse Kamionkowski. "Esta é uma idéia inteligente que se aproveita de observações e medições já feitas pela física solar. É como se alguém te chamando para dizer que pode haver um milhão de dólares sob o seu capacho frente. Se ele sair para não ser verdadeiro, ele te custar nada para olhar. Neste caso, pode haver matéria escura no conjunto de dados astrônomos já tem, então por que não olhar? "
Um aspecto significativo da técnica Kesden e Hanasoge, a Kamionkowski disse, é que ele se estreita uma diferença significativa na massa que pode ser detectada por métodos existentes de trolling para buracos negros primordiais.
A busca por buracos negros primordiais tem sido até agora limitado a massas muito pequenas para incluir um buraco negro, ou tão grande que "os buracos negros teriam interrompido as galáxias de formas atrozes teríamos notado", disse Kamionkowski. "Buracos negros primordiais têm sido um pouco negligenciado e eu acho que é porque não houve uma única idéia bem motivada de como encontrá-los dentro da faixa em que provavelmente poderia existir."
A faixa de massa atual em que buracos negros primordiais pôde ser observado foi definido com base em anteriores observações diretas de radiação de Hawking - as emissões de buracos negros como eles evaporam em raios gama -, bem como do desvio da luz em torno de grandes objetos estelares, Kesden disse.
A diferença de massa entre os fenómenos, no entanto, é enorme, mesmo em termos astronômicos. Radiação de Hawking só pode ser observado se a massa do buraco negro evaporação é menor do que 100 gramas quatrilhões. No outro extremo, um objeto deve ser maior que 100 septillion (24 zeros) gramas para a luz visível dobrar em torno dele.
A busca por buracos negros primordiais cobriu uma faixa de massa que se estende por um fator de 1 bilhão, explicou Kesden - semelhante à procura de um objeto desconhecido, com um peso em algum lugar entre a de um centavo e um grande caminhão.
Kesden e Hanasoge sugerir uma técnica para dar um intervalo que tanto necessita de acabamento e estabeleceu parâmetros mais específicos para detectar um buraco negro primordial. O par encontrou através de suas simulações que um buraco negro primordial maior do que 1 sextilhões (21 zeros) gramas - aproximadamente a massa de um asteróide - que produzem um efeito perceptível sobre a superfície de uma estrela.
"Agora que sabemos que buracos negros primordiais podem produzir vibrações detectáveis nas estrelas, poderíamos tentar olhar para uma amostra maior de estrelas do que apenas sol a nossa", disse Kesden.
A pesquisa foi financiada por doações da NASA e pela Irmandade Arthur James pós-doutorado na New York University.
O Galaxy diário via NYU
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