No ano passado, a comunidade científica viu, pela primeira vez, uma fotografia real de um buraco negro. Agora, para uma equipa de astrofísicos liderada por Hector Olivares, da Radboud University e da Goethe University, a questão é: como sabemos que M87* é verdadeiramente um buraco negro?
“Embora a imagem seja consistente com as nossas expectativas sobre a aparência de um buraco negro, é importante ter certeza de que o que estamos a ver é realmente o que pensamos”, disse Olivares, em declarações ao ScienceAlert.
“Da mesma forma que os buracos negros, as estrelas exóticas são previstas pela relatividade geral e podem crescer até milhões de massas solares e atingir uma compactação muito alta. O facto de partilharem essas características com buracos negros supermassivos levou alguns autores a propor que alguns dos objetos compactos supermassivos localizados no centro das galáxias podem, na verdade, ser estrelas exóticas”, explicou o investigador.
Num novo estudo, Olivares e a sua equipa calcularam a aparência de uma estrela exótica para um telescópio e quão diferente de uma imagem de um buraco negro em formação.
As estrelas exóticas estão entre os objetos teóricos mais estranhos que existem. Não são parecidas com estrelas convencionais, exceto pelo facto de serem globos de matéria. Enquanto as estrelas são compostas principalmente de partículas chamadas férmiões – protões, neutrões, eletrões -, as estrelas exóticas são feitas de bosões. Essas partículas não seguem as mesmas regras físicas do férmiões.
Os fermiões estão sujeitos ao princípio de exclusão de Pauli, o que significa que não se pode ter duas partículas idênticas a ocupar o mesmo espaço. Por outro lado, os bosões podem ser sobrepostos. Quando vêm juntos, agem como uma grande partícula ou onda de matéria.
No entanto, nunca foram identificados bosões coma massa necessária para formar uma estrutura estável – muito menos com a massa de um buraco negro supermassivo.
As estrelas exóticas não fundem núcleos e não emitem nenhuma radiação. Apenas estão no Espaço – tal como os buracos negros. Porém, ao contrário dos buracos negros, as estrelas exóticas seriam transparentes – não têm uma superfície absorvente que pare os fotões nem têm um horizonte de eventos. Os fotões podem escapar das estrelas exóticas, embora o seu caminho possa ser um pouco dobrado pela gravidade.
Algumas estrelas exóticas podem estar rodeadas por um anel giratório de plasma – semelhante ao disco de acreção que envolve um buraco negro.
Olivares e a equipa realizaram simulações da dinâmica desses anéis de plasma e compararam-nas com o que poderíamos esperar de um buraco negro. “A configuração do plasma que usamos não é feita sob suposições razoáveis, mas resulta de uma simulação da dinâmica do plasma. Isso permite que o plasma evolua no tempo e forme estruturas como o faria na natureza”, disse Olivares.
“Desta forma, poderíamos relacionar o tamanho da região escura nas imagens da estrela exótica (que imita a sombra de um buraco negro) ao raio onde a instabilidade do plasma para de operar. Por sua vez, isso significa que o tamanho da região escura não é arbitrário – vai depender das propriedades do espaço-tempo da estrela exótica – e também permite prever o seu tamanho para outras estrelas exóticas que não simulámos”.
Os investigadores descobriram que a sombra da estrela exótica seria significativamente menor do que a sombra de um buraco negro de massa semelhante. Assim, descartaram M87* como uma estrela exótica.
Por outro lado, estes resultados podem ser comparados a futuras observações para determinar se o que se está a ver é, de facto, um buraco negro supermassivo.
Este estudo foi publicado em julho na revista científica Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
