Investigadores mostram que emissão de axiões pelo efeito de Hawking pode alterar processo de evaporação de buracos negros
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.
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