Um estudo da
Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade de Coimbra
(FCTUC), em colaboração com a Universidade de Oxford, evidencia que
a emissão de axiões pelo efeito de Hawking pode alterar
completamente o processo de evaporação de um buraco negro. Os
detalhes da investigação estão publicados na revista Physical
Review Letters.
Os axiões são
partículas hipotéticas muito leves, eletricamente neutras e
fracamente interativas, o que as torna extremamente difíceis de
detetar. Foram propostos pela primeira vez na década de 1970 para
explicar algumas das propriedades da interação forte. A teoria de
cordas, em particular, prevê que existam centenas ou, até mesmo,
milhares de espécies de axiões com massas diferentes.
Esta publicação
mostra ainda que ao contrário da emissão de fotões, eletrões ou
outras das partículas que conhecemos, a emissão de axiões pode
fazer um buraco negro rodar mais depressa sobre si mesmo. «Simulamos
computacionalmente a evaporação de um buraco negro desde os
primórdios do universo até aos dias de hoje, tendo em conta a
emissão das partículas conhecidas e de um número arbitrário de
axiões»,
explica João Rosa, docente do Departamento de Física da FCTUC e
investigador do Centro de Física da Universidade de Coimbra
(CFisUC).
«Ficamos
muito entusiasmados com os resultados que obtivemos, porque
percebemos que poderíamos determinar se existem ou não centenas de
axiões leves, como prevê a teoria de cordas, simplesmente medindo a
velocidade com que os buracos negros primordiais rodam sobre si
mesmos»,
revela o físico, acrescentando que buracos negros com massas
diferentes, por estarem em diferentes fases de evaporação, terão
também velocidades de rotação distintas, dependendo apenas de
quantas espécies de axiões existem na natureza.
O estudo
demonstra ainda que a rotação tem um efeito mensurável no espectro
da radiação de Hawking emitida por um buraco negro, ou seja, na
variação da intensidade da radiação com a energia. «Assim,
se encontramos um ou mais destes buracos negros poderemos usá-lo
como um autêntico laboratório de física de partículas. De acordo
com os dados astrofísicos de que dispomos, estes buracos negros
deverão ser relativamente raros, sendo, no entanto, possível que um
ou mais passem suficientemente perto do sistema solar nos próximos
anos para os conseguirmos observar»,
acredita o físico.
Por fim, foi
possível concluir que a evaporação dos buracos negros primordiais
poderá ter permeado o universo de axiões que viajam a velocidades
muito próximas das da luz, o que constitui uma outra “assinatura”
da teoria de cordas que os cientistas podem procurar detetar.
O artigo
científico “Evaporating
primordial black holes, the string axiverse, and hot dark radiation”
pode ser consultado aqui.
*Sara
Machado
Assessora
de Imprensa
Universidade
de Coimbra• Faculdade de Ciências e Tecnologia
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