Se buracos negros microscópicos nascidos uma fração de segundo após o Big Bang existem, como alguns pesquisadores suspeitam, então pelo menos um pode voar através do sistema solar por década, gerando pequenas distorções gravitacionais que os cientistas podem detectar, segundo um novo estudo.
Estas descobertas sugerem que se os astrónomos conseguirem descobrir e confirmar a existência de tais perturbações gravitacionais, poderão resolver o mistério por detrás da natureza de matéria escurao material invisível que muitos pesquisadores suspeitam que compõe cerca de cinco sextos de toda a matéria no cosmos.
Muitos pesquisadores sugerem que a matéria escura pode ser composta de partículas desconhecidas, mas nenhum experimento até o momento descobriu novas partículas que possam ser matéria escura. Como tal, uma alternativa que os cientistas estão explorando para explicar a matéria escura são os chamados primordiais buracos negrosaqueles que existem desde o início dos tempos.
Pesquisas anteriores sugerem que cerca de 86% da matéria no universo é composta de uma substância essencialmente invisível chamada matéria escura. Cientistas inferem a existência da matéria escura a partir de seus efeitos gravitacionais na matéria e luz cotidianas, mas atualmente permanece incerto do que ela pode ser feita.
Buracos negros recebem esse nome por causa de suas imensas forças gravitacionais, que são tão poderosas que nem mesmo a luz consegue escapar. Se um buraco negro não revelar sua existência — por exemplo, destruindo uma estrela — pode permanecer despercebido contra a escuridão do espaço.
Ao longo das décadas, os astrônomos detectaram muitos buracos negros, de buracos negros de massa estelar tipicamente cerca de cinco a 10 vezes a massa do sol buracos negros supermassivos milhões a bilhões de massas solares em tamanho. Em contraste, o novo estudo examinou buracos negros primordiaisque pesquisas anteriores sugerem que pode ter apenas a massa de um asteroide típico — ou seja, cerca de 110 bilhões a 110 milhões de bilhões de toneladas (100 bilhões a 100 milhões de bilhões de toneladas métricas).
“Os buracos negros que consideramos em nosso trabalho são pelo menos 10 bilhões de vezes mais leves que o Sol e são pouco maiores em tamanho que um átomo de hidrogênio”, disse a coautora do estudo Sarah Geller, física teórica da Universidade da Califórnia em Santa Cruz, ao Space.com.
Buracos negros surgem quando um objeto é tão denso que ele colapsa sob a força de sua própria gravidade. Trabalhos anteriores sugerem que logo após o Big Bangantes que o universo se expandisse muito em tamanho, flutuações aleatórias na densidade da matéria no cosmos recém-nascido levaram alguns aglomerados a se tornarem densos o suficiente para formar buracos negros.
Pesquisas anteriores sugeriram que buracos negros primordiais que sobreviveram até os dias atuais poderiam constituir a maior parte ou toda a matéria escura. Com base neste trabalho, o novo estudo examinou com que frequência buracos negros primordiais podem voar através do sistema solare se eles poderiam produzir efeitos que os cientistas poderiam detectar em objetos visíveis.
“Se há muitos buracos negros por aí, alguns deles certamente devem passar pelo nosso quintal de vez em quando”, disse Geller.
Originalmente, os pesquisadores “pensaram sobre o que poderia acontecer se um buraco negro perfurasse a crosta terrestre, ou passasse pela nossa atmosfera, ou deixasse uma cratera na lua”, disse Geller. “Nós até nos perguntamos o que aconteceria se um desses pequenos buracos negros atingisse um humano.”
No entanto, “cada uma dessas ideias esbarrou no mesmo problema”, explicou Geller. “Uma pessoa, a lua ou mesmo a Terra são alvos muito pequenos na vastidão do espaço, e as chances de um buraco negro atingi-los diretamente são minúsculas.”
Em vez disso, “o que precisávamos era de um sistema grande o suficiente para buracos negros passarem regularmente, mas precisamente medido o suficiente para que pudéssemos ver algum efeito”, disse Geller. “Foi quando começamos a pensar sobre as órbitas medidas com muita precisão de objetos no sistema solar.” Em princípio, a atração gravitacional de um buraco negro primordial “poderia produzir oscilações nas órbitas de objetos no sistema solar que são grandes o suficiente para que possamos medir.”
Os cientistas acabaram se concentrando em buracos negros primordiais voando perto dos planetas internos do sistema solar — Mercúrio, Vênus, Terra e Marte. Eles descobriram que se buracos negros primordiais existem, eles podem ser abundantes o suficiente para que pelo menos um passe pelos mundos internos uma vez por década. Eles acrescentaram que vários sobrevoos podem já ter ocorrido desde que tecnologias capazes de detectar tais perturbações entraram em operação.
Geller alertou que “não estamos fazendo nenhuma das seguintes afirmações — que buracos negros primordiais definitivamente existem, que eles compõem a maior parte ou toda a matéria escura; ou que eles estão definitivamente aqui em nosso sistema solar”. Em vez disso, eles dizem que se buracos negros primordiais existem e compõem a maior parte da matéria escura, “então é preciso viajar pelo sistema solar interno a cada um a 10 anos”.
Os cientistas também observaram que suas descobertas são baseadas em simulações de computador relativamente simples que não têm a precisão necessária para analisar dados reais sobre as órbitas internas do sistema solar.
“Para fazer afirmações definitivas, precisaremos trabalhar com colegas especializados em modelar o sistema solar com métodos computacionais muito mais sofisticados”, disse o coautor do estudo Benjamin Lehmann, um físico teórico do MIT, ao Space.com. Ele acrescentou que eles também precisam identificar como descobrir o que pode ser um sinal real de um buraco negro primordial e o que pode simplesmente cair na faixa de erro esperada de qualquer medição.
Os cientistas agora estão discutindo a possibilidade de colaborar com o grupo de simulação do sistema solar no Observatório de Paris para analisar dados orbitais existentes. “Eles são alguns dos maiores especialistas nos métodos de simulação sofisticados que serão necessários para tornar essa análise uma realidade”, disse Lehmann. “Assim que desenvolvermos um modelo completo que possa ser usado para pesquisar dados reais, teremos que investigar quais observações de acompanhamento serão mais apropriadas para qualquer sinal que possamos registrar.”
Essa abordagem de procurar buracos negros primordiais por meio de seus efeitos gravitacionais “não é completamente suficiente para distinguir entre um buraco negro primordial e algum outro objeto incomum de massa semelhante”, Geller alertou. Ela observou que se essa estratégia detectar um potencial buraco negro primordial, “podemos desencadear observações de acompanhamento para descartar outras possibilidades. Os astrônomos são, de fato, incrivelmente bons em encontrar objetos ainda mais leves em nosso sistema solar, como pequenos asteroides, enquanto a observação direta de um pequeno buraco negro com um telescópio provavelmente não mostraria nada.”
Os cientistas detalharam suas descobertas 17 de setembro na revista Physical Review D.
Postado originalmente em Espaço.com.
