Em busca de novas partículas com buracos negros

Publicado em 15 de Março de 2023 às 23:07

As fotografias recentemente tiradas aos buracos negros supermassivos presentes no centro da galáxia Messier 87 e da Via Láctea oferecem uma oportunidade única para estudar diretamente o ambiente no qual buracos negros supermassivos residem, abrindo novas possibilidades de investigação em física fundamental. Uma excitante possibilidade é que estes buracos negros estejam rodeados por condensados de bosões muito leves. Este tipo de partículas são um promissor candidato para explicar a matéria escura que, sob certas condições, podem extrair a energia de um buracos negro com rotação e formar condensados em seu redor.

Numa recente publicação na Physical Review Letters, uma equipa de investigadores do Niels Bohr Institute na Dinamarca, do Instituto Superior Técnico - que inclui Vitor Cardoso e Richard Brito do DF - e do DESY na Alemanha demonstrou que as propriedades do anel de fotões (ou anel de luz) podem ser utilizadas para detectar a existência desses condensados de bosões. Numa fotografia de um buraco negro, o anel de fotões corresponde à imagem formada por fotões que executaram múltiplas órbitas em redor do buraco negro antes de serem detetados pelos telescópios. A existência de um anel de fotões deve-se à extrema distorção do espaço-tempo em redor do buraco negro e espera-se que a sua presença seja detetada com futuros melhoramentos do Event Horizon Telescope (EHT).

Os investigadores demonstraram que se condensados de bosões se formarem em torno de buracos negros supermassivos, fotões que passem pelo interior do condensado são desviados de uma forma potencialmente mensurável. Este desvio é exponencialmente amplificado por cada órbita que um fotão realiza em redor do buraco negro causando uma assinatura única e potencialmente detectável no anel de fotões que o EHT visa detetar num futuro próximo. Tal deteção poderá ser feita medindo autocorrelações entre fotões que executam um diferente número de órbitas em torno do buraco negro. A grande vantagem deste método é o seu potencial de detectar partículas que interagem apenas gravitacionalmente, tornando-as difíceis de detectar por outros meios.

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