Se buracos negros microscópicos nascidos uma fração de segundo depois do Big Bang existirem, como alguns pesquisadores suspeitam, então pelo menos um desses buracos negros poderia estar atravessando o sistema solar a cada década, criando pequenas distorções gravitacionais que os cientistas podem detectar, um novo estudo descobriu.
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Estas descobertas sugerem que, se os astrónomos conseguirem detectar e confirmar a existência de tais perturbações gravitacionais, poderão ser capazes de desvendar o mistério da natureza da matéria escura, o material invisível que muitos investigadores suspeitam que constitui cerca de cinco sextos de toda a matéria no planeta. cosmos.
Muitos investigadores especulam que a matéria escura pode ser composta por partículas desconhecidas, mas nenhuma experiência até à data detectou novas partículas que possam ser matéria escura. Então, uma das alternativas que os cientistas investigam para explicar a matéria escura são os chamados buracos negros “primordiais” – aqueles que existem desde a antiguidade.
Estudos anteriores mostram que cerca de 86% da matéria do Universo consiste numa substância invisível chamada matéria escura. Os cientistas inferem a existência da matéria escura a partir da sua influência gravitacional na matéria e na luz do dia-a-dia, mas atualmente não está claro em que poderá consistir.
Os buracos negros recebem esse nome devido à enorme atração gravitacional, que é tão poderosa que nem mesmo a luz consegue escapar deles. Se um buraco negro não revelar sua existência - por exemplo, não destruir uma estrela - ele pode passar despercebido contra o fundo do espaço negro.
Ao longo das décadas, os astrónomos descobriram muitos buracos negros, desde buracos negros de massa estelar, normalmente cinco a dez vezes a massa do Sol, até buracos negros supermassivos com milhares de milhões de massas solares em tamanho. Em contraste, o novo estudo analisa buracos negros primordiais, que estudos anteriores sugeriram que poderiam ter a massa de um asteróide típico.
"Os buracos negros que consideramos em nosso trabalho são pelo menos 10 bilhões de vezes mais leves que o Sol e mal excedem o tamanho de um átomo de hidrogênio," - contou Coautora do estudo da Space.com, Sarah Heller, física teórica da Universidade da Califórnia, Santa Cruz.
Os buracos negros ocorrem quando um objeto é tão denso que entra em colapso sob a sua própria gravidade. Pesquisas anteriores sugerem que logo após o Big Bang, antes de o Universo se expandir significativamente, flutuações aleatórias na densidade da matéria no cosmos recém-nascido fizeram com que alguns aglomerados se tornassem densos o suficiente para formar buracos negros.
Estudos anteriores sugeriram que os buracos negros primordiais que sobrevivem até hoje podem ter constituído a maior parte ou toda a matéria escura. Com base nesse trabalho, o novo estudo examina com que frequência os buracos negros primordiais podem ter passado pelo sistema solar e se podem ter causado efeitos que os cientistas poderiam detectar em objetos visíveis. “Se existem muitos buracos negros, então certamente alguns deles voam pelo nosso quintal de vez em quando”, disse Heller.
No início, os investigadores “pensaram no que aconteceria se um buraco negro perfurasse a crosta terrestre, ou passasse pela nossa atmosfera, ou deixasse uma cratera na Lua”, disse Heller. “Nós até nos perguntamos o que aconteceria se um desses minúsculos buracos negros atingisse um ser humano”. No entanto, “cada uma dessas ideias enfrentou o mesmo problema”, explicou Heller. "Uma pessoa, a Lua ou mesmo a Terra são alvos muito pequenos no espaço sem limites, e as chances de um buraco negro atingi-los diretamente são mínimas ou nulas."
Em vez disso, “precisávamos de um sistema que fosse grande o suficiente para que os buracos negros passassem regularmente, mas medido com precisão o suficiente para que pudéssemos ver algum tipo de efeito”, disse Heller. "Foi quando começamos a pensar em órbitas medidas com muita precisão de objetos do sistema solar." Em princípio, a atração gravitacional do buraco negro primordial “poderia fazer com que as órbitas dos objetos do Sistema Solar oscilassem suficientemente grandes para serem medidas”.
Os cientistas se concentraram nos buracos negros primordiais que passam perto dos planetas internos do sistema solar - Mercúrio, Vênus, Terra e Marte. Eles descobriram que, se existirem buracos negros primordiais, pode haver um número suficiente deles para que pelo menos um passe pelos mundos interiores uma vez a cada década. Acrescentaram que já podem ter ocorrido vários sobrevoos, à medida que surgiram tecnologias capazes de detectar tais perturbações.
Heller advertiu que “não estamos fazendo nenhuma das seguintes afirmações – que os buracos negros primordiais definitivamente existem, que eles constituem a maior parte ou toda a matéria escura; ou que eles estão definitivamente aqui em nosso sistema solar.” Em vez disso, dizem eles, se os buracos negros primordiais existirem e constituírem a maior parte da matéria escura, “então um ser humano deveria viajar pelo interior do sistema solar a cada 1 a 10 anos”.
Os cientistas também notaram que as suas conclusões se baseiam em simulações computacionais relativamente simples que não têm a precisão necessária para analisar dados reais sobre as órbitas internas do Sistema Solar.
“Para tirar conclusões definitivas, precisamos trabalhar com colegas especializados na modelagem do Sistema Solar usando métodos computacionais muito mais sofisticados”, disse ao Space o co-autor do estudo Benjamin Lehmann, físico teórico do Instituto de Tecnologia de Massachusetts (MIT). com. Ele acrescentou que eles também precisam determinar exatamente como descobrir o que pode ser um sinal verdadeiro do buraco negro primordial e o que pode estar dentro da faixa de erro esperada de qualquer medição.
Os cientistas estão agora a discutir a possibilidade de colaborar com o Grupo de Modelação do Sistema Solar do Observatório de Paris para analisar os dados orbitais existentes. "Eles estão entre os principais especialistas nas complexas técnicas de modelagem que serão necessárias para tornar esta análise uma realidade", disse Lehmann. “Depois de desenvolvermos um modelo completo que possa ser usado para pesquisar dados reais, precisaremos explorar quais acompanhamentos serão mais apropriados para qualquer sinal que possamos registrar”.
Esta abordagem de procurar buracos negros primordiais através dos seus efeitos gravitacionais “não é inteiramente suficiente para distinguir um buraco negro primordial de algum outro objeto incomum de massa semelhante”, adverte Heller. Se esta estratégia detectar um potencial buraco negro primordial, “podemos realizar observações de acompanhamento para descartar outras possibilidades. Os astrónomos são, na verdade, surpreendentemente bons a encontrar objetos ainda muito mais leves no nosso sistema solar, como pequenos asteroides, ao passo que uma observação direta de um pequeno buraco negro com um telescópio provavelmente não mostrará absolutamente nada.”
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