Um novo estudo realizado por físicos da Universidade de Amsterdã pode abrir uma janela para um dos maiores mistérios do cosmos: a matéria escura. A pesquisa, publicada na revista Physical Review Letters, mostra como as ondas gravitacionais geradas por buracos negros podem revelar a presença dessa substância invisível que compõe a maior parte da massa do universo.
A equipe, formada por Rodrigo Vicente, Theophanes Karydas e Gianfranco Bertone, criou um modelo baseado na teoria da relatividade geral de Einstein. Ele simula com precisão como um buraco negro interage com a matéria escura ao seu redor, permitindo prever de forma mais realista o tipo de sinal que essas interações deixariam nas ondas gravitacionais detectadas aqui na Terra.
Esses sinais são gerados por sistemas conhecidos como EMRIs, espirais de razão de massa extrema, nos quais um pequeno buraco negro orbita outro muito mais massivo, comum nos centros galácticos. Com o tempo, esse movimento em espiral emite ondas gravitacionais contínuas, que podem durar meses ou anos.
Missões espaciais como a LISA (Laser Interferometer Space Antenna), da Agência Espacial Europeia, previstas para entrar em operação em 2035, vão captar essas ondas com um nível de detalhe sem precedentes. A expectativa é que, com os modelos certos, essas “impressões digitais” cósmicas revelem a distribuição de matéria escura ao redor dos buracos negros supermassivos.
Até agora, as simulações usavam modelos baseados em aproximações da gravidade de Newton, mas o novo trabalho se destaca por adotar uma abordagem relativística completa. Isso permite simular com mais fidelidade os chamados “picos” de matéria escura, regiões densamente concentradas ao redor de buracos negros.
Segundo os autores, os sinais causados pela presença de matéria escura são sutis, mas detectáveis. Eles deixariam alterações específicas no padrão das ondas gravitacionais. Se captados com precisão, esses sinais podem ajudar os cientistas a mapear essas estruturas invisíveis e, quem sabe, entender do que a matéria escura realmente é feita.
Esse é um passo importante em uma jornada de longo prazo que busca usar as ondas gravitacionais não apenas para estudar buracos negros, mas também para entender a composição oculta do universo.
Sobre a imagem: À medida que dois buracos negros orbitam um ao outro e se fundem, emitem ondas gravitacionais que podem ser detectadas por instrumentos na Terra. Ao estudar o formato detalhado dessas ondas, os cientistas podem sondar o ambiente ao redor dos buracos negros e, no futuro, aprender mais sobre a distribuição e a natureza fundamental da matéria escura. Créditos da imagem: ESA.
Estudo científico: https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/s4wh-x6c4 https://arxiv.org/abs/2505.09715
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