O universo como conhecemos hoje emergiu de um evento inimaginavelmente rápido e violento: o Big Bang. Menos de um segundo após essa explosão primordial, as partículas começaram a interagir de maneiras que podem ter criado estruturas cósmicas inéditas, incluindo buracos negros primordiais, estrelas de bósons e até estrelas canibais. Essa revelação vem de um estudo publicado na Physical Review D, realizado por pesquisadores da SISSA, em parceria com o INFN, IFPU e Universidade de Varsóvia.
Segundo os modelos estudados, a primeira fase do universo poderia ter sido uma breve Era Primordial Dominada pela Matéria (EMDE). Durante esse período, pequenos halos de matéria se formaram e, ao interagirem gravitacionalmente, colapsaram em objetos compactos que desafiam nossa compreensão tradicional da física estelar.
- Buracos negros primordiais (PBHs): Podem ter surgido diretamente desses halos ou a partir de estrelas de bósons que colapsaram;
- Estrelas de bósons: Estruturas sustentadas por efeitos quânticos, que existiram apenas por segundos antes de colapsar;
- Estrelas canibais: Alimentadas pela autoaniquilação de partículas em vez da fusão nuclear, um fenômeno único;
- Impacto na matéria escura: Alguns PBHs poderiam explicar a composição invisível do universo;
- Evaporação rápida: Parte desses buracos negros primordiais desapareceu antes mesmo da formação dos primeiros átomos.
Entre a inflação e a nucleossíntese: o universo em transformação
Após a inflação, o universo passou por um intervalo pouco explorado. Nesse período intermediário, que durou menos de um segundo, a matéria pode ter temporariamente dominado o cosmos. Nessa fase, as interações entre partículas permitiram a formação de halos densos, que colapsaram e deram origem a uma variedade de objetos cósmicos.
Os avanços da cosmologia moderna possibilitam reconstruir esse histórico detalhado, ligando a rápida expansão inicial à nucleossíntese primordial, o momento em que os primeiros núcleos de hidrogênio e hélio se formaram entre 10 segundos e 20 minutos após o Big Bang. Ainda assim, a era intermediária permanece repleta de mistérios que podem revelar novos fenômenos físicos.
Estruturas exóticas no universo recém-nascido
A formação dessas estruturas é fascinante. Estrelas de bósons surgiram como “gigantes quânticas”, sustentadas não por fusão nuclear, mas pelas propriedades peculiares de partículas subatômicas. Já as estrelas canibais consumiam a própria matéria interna, criando uma dinâmica incomum de energia e colapso.
Por sua vez, os buracos negros primordiais resultantes desses processos poderiam ter massas pequenas, algumas comparáveis a asteroides, ou em excesso, desafiando limites observacionais atuais. Alguns desses buracos negros evaporaram rapidamente, enquanto outros podem ter persistido, ajudando a compor a matéria escura do universo.
Implicações futuras e perspectivas cosmológicas
O estudo abre portas para novas hipóteses. Além de fornecer uma explicação para a origem de buracos negros e estrelas exóticas, ele sugere que processos semelhantes podem ocorrer hoje, por meio de halos de matéria escura autointeragentes. Com isso, a investigação de estrelas canibais e de bósons poderia iluminar mecanismos astrofísicos complexos ainda pouco compreendidos.
Em resumo, o universo, mesmo nos primeiros instantes, era muito mais dinâmico e complexo do que se imaginava. O estudo da era primordial não apenas redefine a nossa compreensão da cosmologia, mas também pode lançar luz sobre enigmas atuais, como a composição da matéria escura e o surgimento de estruturas cósmicas inesperadas.
