No ano pretérito, a comunidade astronômica alcançou uma maravilha absoluta. Pela primeira vez, o mundo colocou coletivamente os olhos em um imagem real da sombra de um buraco preto. Foi o culminar de anos de trabalho, uma realização magnífica em colaboração humana e engenhosidade técnica.

E, porquê os melhores avanços científicos, abriu um novo mundo de pesquisa. Para uma equipe liderada pelo astrofísico Hector Olivares, da Radboud University na Holanda e da Goethe University na Alemanha, esta pesquisa foi: porquê saber M87 * é um buraco preto?

“Embora a imagem seja consistente com nossas expectativas de porquê seria um buraco preto, é importante ter certeza de que o que estamos vendo é realmente o que pensamos”, disse Olivares ao ScienceAlert.

“Igual a buracos negros, estrelas do bóson são previstas por relatividade universal e são capazes de crescer até milhões de massas solares e obter compactação muito subida. O roupa de eles compartilharem esses recursos com buracos led negros supermassivos alguns autores uma propor alguns dos objetos compactos supermassivos localizado em meio das galáxias eu poderia na verdade sejam estrelas bóson. “

logo, em um novo item, Olivares e sua equipe descobriram porquê uma estrela bóson poderia ser para um de nossos telescópios e porquê ela seria dissemelhante de uma imagem direta de um buraco preto em nitidez.

As estrelas do bóson estão entre os objetos teóricos mais estranhos que existem. Eles não se parecem muito com estrelas convencionais, a menos que sejam um balão de material. Mas onde as estrelas são feitas principalmente das chamadas partículas fermions – prótons, nêutrons, elétrons, as coisas que formam as partes mais substanciais do nosso Universo – as estrelas do bóson seriam formadas inteiramente por … bósons.

Essas partículas, incluindo fótons, glúons e celebridades Bóson de Higgs – Não siga as mesmas regras físicas que fermions.

Fermions estão sujeitos a Princípio de exclusão de Pauli, o que significa que você não pode ter duas partículas idênticas ocupando o mesmo espaço. Os bósons, entretanto, podem se sobrepor; quando unidos, eles agem porquê uma grande partícula ou vaga de material. Sabemos disso porque foi feito em laboratório, produzindo o que chamamos de Condensado de Bose-Einstein.

No caso de estrelas bóson, as partículas podem ser comprimidas em um espaço que pode ser descrito com diferentes valores ou pontos em uma graduação. oferecido o tipo notório de bósons nos arranjos certos, esse “campo escalar” poderia desabar em um restauro relativamente firme.

Essa é a teoria, pelo menos. Não que alguém tenha visto qualquer em ação. Sacos com a volume necessária para formar essa estrutura, quanto mais um com a volume de um buraco preto supermassivo, ainda não foram detectados.

Se pudéssemos identificar uma estrela bóson, teríamos efetivamente localizado essa partícula indescritível.

“Para formar uma estrutura tão grande quanto os candidatos SMBH, a volume do bóson deve ser extremamente pequena (menos de 10-17 electronvolts) ”, disse Olivares.

“Bósons Spin-0 com massas semelhantes ou menores aparecem em vários modelos cosmológicos e teorias de cordas, e foram propostos porquê material escura candidatos com nomes diferentes (material escura de campo escalar, axions ultraleves, material escura difusa, material escura de vaga quântica). Essas partículas hipotéticas seriam extremamente difíceis de detectar, mas a reparo de um objeto que se parece com uma estrela bóson apontaria para sua existência. “

As estrelas do bóson não fundem núcleos e não emitem radiação. Eles simplesmente se sentariam lá no espaço, sendo invisíveis. porquê os buracos negros.

No entanto, ao contrário dos buracos negros, as estrelas do bóson seriam transparentes: não têm uma superfície esponjoso que bloqueie os fótons, nem têm um horizonte de eventos. Os fótons podem evadir das estrelas do bóson, embora seu caminho possa ser ligeiramente dobrado pela seriedade.

Mas algumas estrelas do bóson podem estar rodeadas por um argola de plasma rotatório, semelhante ao disco de acreção ao volta de um buraco preto. E seria bastante semelhante, porquê um donut pomposo com uma região escura dentro.

Portanto, Olivares e sua equipe realizaram simulações da dinâmica desses anéis de plasma e os compararam com o que poderíamos esperar de um buraco preto.

A feitio de plasma que usamos não é configurada “manualmente” (em suposições razoáveis), mas resulta de uma simulação da dinâmica do plasma. Isso permite que o plasma evolua ao longo do tempo e forme estruturas porquê faria no natureza ”, explicou Olivares.

“Assim poderíamos relacionar o tamanho da região escura das imagens das estrelas do bóson (que imita a sombra de um buraco preto) com o relâmpago onde a instabilidade do plasma para de funcionar. Por sua vez, isso significa que o tamanho da região escura não é arbitrária (dependerá das propriedades espaço-temporais da estrela bóson) e também nos permite prever seu tamanho para outras estrelas bóson que não simulamos. “

Eles descobriram que a sombra da estrela bóson seria significativamente menor do que a sombra de um buraco preto de volume semelhante. Assim, a equipe descartou M87 * porquê uma estrela bóson: a volume do objeto foi inferida da velocidade de rotação do gás circundante e a sombra é muito grande para ser produzida por um estrela bóson dessa volume.

Mas a equipe também levou em consideração as capacidades técnicas e as limitações do Event Horizon Telescope que entregou a primeira imagem do buraco preto; eles se dedicaram deliberadamente a visualizar seus resultados, pois pensavam que as estrelas do bóson poderiam se parecer com imagens EHT.

Isso significa que seus resultados podem ser comparados com futuras observações de EHT, para instaurar se o que estamos vendo é um buraco preto supermassivo.

Se não fosse assim, seria ótimo. Isso não quer expressar que não existam buracos negros supermassivos: a filete de volume dos buracos negros é grande demais para estrelas bóson. Mas isso implicaria que as estrelas do bóson são reais e, por sua vez, isso teria enormes implicações para tudo, desde o inflação do primeiro universo ao pesquisa de material escura.

“Isso significaria que campos escalares cosmológicos existem e desempenham um papel importante na formação de estruturas no Universo”, disse Olivares ao ScienceAlert.

“O incremento de buracos negros supermassivos ainda não é muito muito entendido, e se descobrirmos que pelo menos alguns dos candidatos são na verdade estrelas bósons, devemos pensar em diferentes mecanismos de formação envolvendo campos escalares.”

A pesquisa foi publicada em julho em Avisos mensais da Royal Astronomical Society.

Este item foi reescrito, traduzido de uma publicação em inglês. Clique cá para acessar a material original (em inglês)!