Objetos como Powehi, o objeto compacto supermassivo recentemente fotografado no centro da galáxia M87, podem realmente ser GEODEs. O Powehi GEODE, mostrado em escala, teria aproximadamente 2/3 do raio da região escura fotografada pelo Event Horizon Telescope. Este é quase o mesmo tamanho esperado para um buraco negro. A região que contém a energia escura (verde) é ligeiramente maior do que um buraco negro com a mesma massa. As propriedades de qualquer crosta (roxo), se presente, dependem do modelo GEODE específico. Crédito:colaboração EHT; NASA / CXC / Universidade Villanova
Dois pesquisadores da Universidade do Havaí em Manoa identificaram e corrigiram um erro sutil que foi cometido ao aplicar as equações de Einstein para modelar o crescimento do universo.
Os físicos geralmente assumem que um sistema cosmologicamente grande, como o universo, é insensível aos detalhes dos pequenos sistemas contidos nele. Kevin Croker, um pesquisador de pós-doutorado no Departamento de Física e Astronomia, e Joel Weiner, um membro do corpo docente do Departamento de Matemática, mostraram que essa suposição pode falhar para os objetos compactos que permanecem após o colapso e explosão de estrelas muito grandes.
"Por 80 anos, geralmente operamos sob a suposição de que o universo, em traços amplos, não foi afetado pelos detalhes particulares de qualquer pequena região, "disse Croker." Agora está claro que a relatividade geral pode conectar estrelas colapsadas - regiões do tamanho de Honolulu - ao comportamento do universo como um todo, mais de um bilhão de bilhões de vezes maior. "
Croker e Weiner demonstraram que a taxa de crescimento do universo pode se tornar sensível à contribuição média de tais objetos compactos. Da mesma forma, os próprios objetos podem ficar ligados ao crescimento do universo, ganhando ou perdendo energia dependendo da composição dos objetos. Este resultado é significativo, pois revela conexões inesperadas entre a física cosmológica e a física de objetos compactos, o que, por sua vez, leva a muitas novas previsões observacionais.
Uma consequência deste estudo é que a taxa de crescimento do universo fornece informações sobre o que acontece com as estrelas no final de suas vidas. Os astrônomos normalmente assumem que grandes estrelas formam buracos negros quando morrem, mas este não é o único resultado possível. Em 1966, Erast Gliner, um jovem físico do Ioffe Physico-Technical Institute em Leningrado, propôs uma hipótese alternativa de que estrelas muito grandes colapsariam no que agora poderia ser chamado de Objetos Genéricos de Energia Escura (GEODEs). Estes parecem ser buracos negros quando vistos de fora, mas, ao contrário dos buracos negros, eles contêm energia escura em vez de uma singularidade.
Em 1998, duas equipes independentes de astrônomos descobriram que a expansão do Universo está se acelerando, consistente com a presença de uma contribuição uniforme de energia escura. Não foi reconhecido, Contudo, que os GEODEs poderiam contribuir desta forma. Com o formalismo corrigido, Croker e Weiner mostraram que se uma fração das estrelas mais antigas colapsasse em GEODEs, em vez de buracos negros, sua contribuição média hoje produziria naturalmente a energia escura uniforme necessária.
Os resultados deste estudo também se aplicam aos sistemas de estrelas duplas em colisão observáveis através de ondas gravitacionais pela colaboração LIGO-Virgo. Em 2016, O LIGO anunciou a primeira observação do que parecia ser um sistema de duplo buraco negro em colisão. Esperava-se que tais sistemas existissem, mas o par de objetos era inesperadamente pesado - cerca de 5 vezes maior do que as massas dos buracos negros previstas em simulações de computador. Usando o formalismo corrigido, Croker e Weiner consideraram se LIGO-Virgo está observando colisões GEODE duplas, em vez de colisões de buracos negros duplos. Eles descobriram que os GEODEs crescem junto com o universo durante o tempo que leva a tais colisões. Quando as colisões ocorrem, as massas GEODE resultantes tornam-se 4 a 8 vezes maiores, em concordância grosseira com as observações do LIGO-Virgo.
Croker e Weiner tiveram o cuidado de separar seu resultado teórico do suporte observacional de um cenário GEODE, enfatizando que "os buracos negros certamente não estão mortos. O que mostramos é que, se GEODEs existem, então, eles podem facilmente dar origem a fenômenos observados que atualmente carecem de explicações convincentes. Antecipamos inúmeras outras consequências observacionais de um cenário GEODE, incluindo muitas maneiras de excluí-lo. Mal começamos a arranhar a superfície. "
O estudo, Implicações de simetria e pressão na cosmologia de Friedmann:I. Formalismo, é publicado em 28 de agosto, Edição de 2019 da Astrophysical Journal e está disponível online.
