Algumas estrelas estão explodindo por razões que mal entendemos.
Uma nova pesquisa sugere que um intruso invisível está puxando o gatilho.
Uma equipe internacional descobriu que buracos negros primordiais (PBHs) poderiam inflamar estrelas anãs brancas. Este mecanismo transforma as supernovas padrão do Tipo Ia em algo completamente diferente. Ou talvez algo familiar, desencadeado apenas pelo inesperado.
As descobertas, publicadas no The Astrophysical Journal, oferecem uma solução para um mistério químico persistente. A composição da Via Láctea não corresponde aos modelos padrão. A menos que esses buracos negros fantasmagóricos estejam envolvidos.
O que são buracos negros primordiais?
Eles não são do tipo que você encontra no fim de uma galáxia.
PBHs são remanescentes hipotéticos do universo primitivo. Eles se formaram a partir de flutuações de matéria durante a inflação cósmica, logo após o Big Bang.
Os cientistas os consideram candidatos à matéria escura. A matéria invisível que constitui 90% da massa do cosmos. Não podemos vê-los. Mas sabemos que eles podem estar lá.
E eles podem estar passando pelas estrelas agora.
Quando um PBH viaja pelo espaço, ele pode passar por uma estrela. A gravidade cria intensas forças de maré. No caso de uma anã branca – o denso cadáver de uma estrela de baixa massa, do tamanho da Terra – estas forças podem ser catastróficas.
A pressão aumenta. A fusão nuclear inflama incontrolavelmente. Bum. Uma supernova Tipo Ia.
Verificando as pegadas químicas
Shing-Chi Leung liderou esta investigação. Ele é professor assistente no SUNY Polytechnice Institute e cientista associado visitante no Instituto Kavli de Física e Matemática do Universo. Ele trabalhou com Ken’ichi Nomoto, Alexander Kusenko e Tomoharu Suzuki.
Eles não apenas teorizaram. Eles compararam modelos com a realidade.
Quais supernovas se enquadram nesse perfil?
A equipe analisou remanescentes como Tycho, Kepler e 3G 397. Eles estudaram explosões próximas, incluindo SN 2011fe SN 2012cg, e eventos mais antigos.
Os resultados foram impressionantes. As explosões desencadeadas por PBH se assemelhavam muito às supernovas padrão do Tipo Ia em termos de luz e movimento. Isso é um problema para os observadores. Como podemos diferenciá-los?
Olhando para as sobras.
Os pesquisadores analisaram a abundância química nesses remanescentes e em toda a galáxia. Eles se concentraram em isótopos radioativos como Ni-56 e Ni-56, além de elementos estáveis como Mn e Ni.
“Nosso trabalho sugere que algumas supernovas no céu podem ser resultado de PBHs… elas deixam muitas pistas interessantes na natureza.”
—Shing-Chi Leung
Esses isótopos atuam como traçadores. Eles revelam a massa e a metalicidade da anã branca que explodiu. Metalicidade aqui significa a quantidade de elementos mais pesados presentes quando a estrela se formou. É um relógio. Uma maneira de traçar a história cósmica.
O ingrediente que falta na galáxia
É aqui que tudo fica específico.
Os padrões de enriquecimento químico da Via Láctea não faziam sentido apenas com os modelos padrão. As estrelas mostraram tendências de abundância que não podiam ser explicadas pelas taxas convencionais de supernovas.
Mas quando os investigadores modelaram uma fração diferente de zero de supernovas Tipo Ia desencadeadas por PBH, a matemática funcionou.
A química da galáxia finalmente se alinhou.
Uma parte destas explosões estelares deve ser causada por estes objetos invisíveis. Mesmo que não possamos ver os buracos negros, o seu impacto está escrito nas estrelas.
Por que isso é importante
Não se trata apenas de corrigir um desequilíbrio químico. Trata-se de expandir nossa visão do universo.
Se existirem PBHs – e esta investigação reforça esse argumento – não são apenas matéria escura. Eles são participantes ativos na evolução cósmica. Eles moldam a composição química das galáxias. Eles influenciam quais estrelas sobrevivem e quais explodem.
A equipe planeja ir mais fundo. A seguir, eles querem entender como os eventos desencadeados pelo PBH afetam a população geral de supernovas. Quais são as taxas combinadas? Com que frequência isso acontece em comparação com os modelos padrão?
Ainda não temos uma detecção direta. Estamos inferindo a sua presença a partir das cicatrizes que deixam nas estrelas moribundas.
Mas as cicatrizes são reais. As impressões digitais químicas não mentem.
Em algum lugar lá fora, um buraco negro está vagando pela escuridão. Passando por uma anã branca. Esperando para acender uma faísca que iluminará a galáxia.
Estamos apenas aprendendo a ler a fumaça.
