Os axiões, partículas teóricas extremamente leves, neutras e fracamente interativas, têm sido foco de interesse científico desde a década de 1970. A sua existência foi inicialmente proposta para explicar as propriedades da interação forte, e a teoria das cordas sugere que o universo pode conter centenas ou até milhares de espécies de axiões, cada uma com massas distintas.
Segundo João Rosa, professor no Departamento de Física da FCTUC e investigador do Centro de Física da Universidade de Coimbra (CFisUC), o estudo utilizou simulações computacionais detalhadas para analisar a evaporação de buracos negros desde o início do universo até ao presente. Estas simulações consideraram tanto a emissão das partículas já conhecidas quanto a possível existência de múltiplas espécies de axiões."Percebemos que, ao contrário das partículas comuns como fotões ou eletrões, os axiões podem acelerar a rotação dos buracos negros. Esta descoberta abre a possibilidade de determinar quantas espécies de axiões existem no universo, apenas medindo a velocidade de rotação de buracos negros primordiais", explica o investigador.
O estudo também demonstrou que a rotação acelerada dos buracos negros tem efeitos visíveis no espectro de radiação de Hawking, alterando a intensidade da radiação em função da energia. João Rosa acredita que a descoberta poderá ser uma chave para explorar as previsões da teoria das cordas."Buracos negros primordiais em diferentes fases de evaporação terão velocidades de rotação distintas, diretamente influenciadas pelo número de axiões presentes na natureza. Se conseguirmos observar um destes buracos negros, ele poderá funcionar como um verdadeiro laboratório natural para testar teorias de física de partículas", acrescenta o cientista.
Embora buracos negros primordiais sejam relativamente raros, há uma possibilidade de que um ou mais possam passar perto do sistema solar num futuro próximo, permitindo a sua observação direta. Outro aspeto importante da investigação foi a hipótese de que a evaporação destes buracos negros tenha libertado axiões em alta velocidade por todo o universo, constituindo assim uma nova pista para os cientistas que procuram evidências da teoria das cordas.
O estudo, intitulado “Evaporating primordial black holes, the string axiverse, and hot dark radiation”, está disponível para consulta na revista científica.
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