Vamos fazer um experimento científico: se assumirmos que um grande número de buracos negros muito pequenos (os chamados buracos negros primordiais) foram criados após o Big Bang, então alguns desses buracos negros podem ficar presos durante a formação de novas estrelas. Que efeito isso teria na vida útil de uma estrela?

Num cenário hipotético, pequenos buracos negros primordiais poderiam ser capturados por estrelas recém-formadas. Uma equipa internacional de investigadores, liderada por investigadores do Instituto Max Planck de Astrofísica, modelou agora a evolução destas chamadas “estrelas Hawking” e descobriu que podem ter uma vida surpreendentemente longa e assemelhar-se a estrelas comuns em muitos aspectos. A asteroidometria pode ajudar a identificar essas estrelas, testando assim a existência de buracos negros primordiais e o seu papel como componentes da matéria escura.

Selmade Mink, diretor do Departamento Estelar do Instituto Max Planck de Astrofísica (MPA), disse: "Os cientistas às vezes fazem perguntas malucas para aprender mais. Nem sequer sabemos se tais buracos negros primordiais existem, mas ainda podemos fazer uma experiência mental interessante."

Os buracos negros primordiais deveriam ter se formado no início do universo, com massas variando desde o tamanho de um asteróide até milhares de massas solares. Podem ser um componente importante da matéria escura ou podem ser as sementes dos buracos negros supermassivos nos centros das galáxias atuais.

Uma imagem de um pequeno buraco negro colocado no centro do Sol em um experimento mental. Crédito da imagem: ©MPA, imagem de fundo: Wikimedia/Creative Commons.

Com uma probabilidade muito pequena, uma estrela recém-formada poderia capturar um buraco negro com massa equivalente à de um asteroide ou lua, que ocuparia então o centro da estrela. Essas estrelas são chamadas de "estrelas Hawking", em homenagem a Stephen Hawking, que propôs a ideia pela primeira vez em um artigo na década de 1970. Um buraco negro no centro de uma estrela Hawking só cresceria lentamente porque a luminosidade que sai bloqueia a entrada de gás que alimenta o buraco negro.

Agora, uma equipa internacional de cientistas simulou a evolução dessa estrela utilizando diferentes massas iniciais do buraco negro e diferentes modelos de acreção no centro da estrela. Eles chegaram a um resultado surpreendente: quando o buraco negro tem menos massa, a estrela é essencialmente indistinguível de uma estrela comum.

Earl Patrick Bellinger, um pós-doutorando da MPA que liderou o estudo e agora é professor assistente na Universidade de Yale, disse: "As estrelas com buracos negros nos seus centros têm uma expectativa de vida surpreendentemente longa. Pode até haver um buraco negro tão grande como Mercúrio no centro do nosso Sol, e não temos consciência disso."

Estas duas imagens mostram a evolução radial de uma estrela com massa semelhante à do Sol sem (esquerda) e com (direita) um buraco negro com massa inicial semelhante à de um asteróide. A linha preta sólida representa o raio fotosférico e a linha vertical tracejada representa a idade atual do Sol. A área vermelha mostra onde o hidrogénio é convertido em hélio na fusão nuclear, que fornece a maior parte da luminosidade do Sol antes do buraco negro começar a crescer significativamente (área preta; em idades mais baixas, o buraco negro é demasiado pequeno para ser visto nesta imagem). Os buracos negros impulsionam correntes de convecção que misturam as partes mais internas das estrelas. Observe as diferentes escalas do eixo y.

A principal diferença entre essas estrelas Hawking e as estrelas comuns é que perto do núcleo, o núcleo se tornará convectivo devido ao acréscimo do buraco negro. Ele não altera as propriedades da superfície da estrela e não pode escapar das capacidades de detecção atuais. No entanto, pode ser detectado utilizando o campo relativamente novo da asterossismologia, onde os astrónomos utilizam oscilações acústicas para sondar o interior das estrelas.

Além disso, durante os últimos estágios da evolução estelar, conhecidos como estágio de gigante vermelha, os buracos negros podem produzir sinais característicos. Com o desenvolvimento de projetos como o PLATO, tais objetos poderão ser descobertos. No entanto, serão necessárias mais simulações para determinar os efeitos da colocação de um buraco negro em estrelas de diferentes massas e metalicidades.

"Se os buracos negros primordiais se formaram de facto pouco depois do Big Bang, então procurar estrelas de Hawking pode ser uma forma de os encontrar." O professor Matt Caplan da Universidade Estadual de Illinois, coautor do estudo, destacou: "Embora o Sol seja usado para prática, há boas razões para acreditar que as estrelas Hawking são comuns em aglomerados globulares e galáxias anãs ultrafracas. Isto significa que as estrelas Hawking podem ser uma ferramenta para testar se existem buracos negros primordiais e o seu possível papel como matéria escura."

Fonte compilada: ScitechDaily