Pesquisadores da Universidade de Amesterdão criaram um novo modelo teórico para detectar matéria escura ao redor de buracos negros através de ondas gravitacionais. A abordagem foca em inspirais de rácio de massa extrema e baseia-se na relatividade geral de Einstein para previsões precisas. Isso pode fornecer insights sobre a distribuição da matéria escura à medida que observatórios futuros como LISA entrarem em operação.
Uma equipa de físicos da Universidade de Amesterdão introduziu um método avançado para desvendar matéria escura escondida usando ondas gravitacionais emitidas por buracos negros. Os investigadores, Rodrigo Vicente, Theophanes K. Karydas e Gianfranco Bertone, trabalham no UvA Institute of Physics e no centro GRAPPA para gravitação e astrofísica de partículas. O seu estudo, publicado em Physical Review Letters em 2025, apresenta uma estrutura totalmente relativística para analisar como a matéria escura influencia estas ondas.
O modelo visa inspirais de rácio de massa extrema (EMRIs), onde um objeto pequeno e denso, como um buraco negro de massa estelar, orbita um buraco negro supermassivo muito maior no centro de uma galáxia. Com o tempo, o objeto menor espirala para dentro, produzindo ondas gravitacionais que podem ser observadas por períodos prolongados—potencialmente meses ou anos, abrangendo centenas de milhares a milhões de órbitas.
Estudos anteriores baseavam-se em aproximações simplificadas, muitas vezes baseadas na física newtoniana, que ignoravam efeitos relativísticos chave. A nova estrutura corrige isso incorporando totalmente a teoria da relatividade geral de Einstein. Descreve como a matéria circundante, incluindo concentrações densas de matéria escura conhecidas como picos ou montes, altera as órbitas e remodela as ondas emitidas.
Missões futuras, como a Laser Interferometer Space Antenna (LISA) da Agência Espacial Europeia, prevista para lançamento em 2035, detetarão estes sinais. Os investigadores mostram que estruturas de matéria escura deixariam assinaturas distintas, ou impressões digitais cósmicas, nos dados. Este passo avança o objetivo de mapear a matéria escura pelo universo e compreender as suas propriedades, pois a matéria escura é considerada compor a maior parte da matéria do universo.
O trabalho enfatiza a necessidade de modelação precisa antes de começarem as observações da LISA, garantindo uma interpretação precisa dos sinais.