Os astrônomos observaram três tipos de buracos negros no Universo. Buracos negros de massa estelar formados a partir de colapso de uma estrela massivaburacos negros de massa intermediária encontrados em alguns aglomerados estelares e buracos negros supermassivos que espreitam nos centros das galáxias. Mas há um quarto tipo que permanece hipotético e não observado. Conhecido como buracos negros primordiaisacredita-se que eles tenham se formado a partir de pequenas flutuações no cosmos primitivo, quente e denso. Como não teriam se formado a partir de estrelas ou fusões, eles poderiam ter uma massa muito menor. E com massas pequenas, buracos negros primordiais seriam minúsculos. Seus horizontes de eventos seriam menores do que uma maçã, talvez tão pequenos quanto um grão de areia. Você pode ver por que eles seriam difíceis de encontrar.
Se existirem, essas singularidades de partículas de poeira seriam candidatas perfeitas para a matéria escura. Esta não é uma ideia nova. Observações da matéria escura descartaram buracos negros de massa estelar e até mesmo de massa planetária, mas não descartaram completamente os buracos negros primordiais. Então, elas são uma possível explicação para a matéria escura, mas como provaríamos isso? Um novo estudo sobre a arXiv tenta descobrir.
Restrições observacionais em buracos negros primordiais em várias faixas de massa. Crédito: M. Cirelli (2016)
Os autores começam observando que se a matéria escura realmente é composta de buracos negros primordiais, então eles devem estar agrupados em torno da matéria regular da mesma forma que a matéria escura. Deve haver um halo de pequenos buracos negros ao redor da Via Láctea, e deve haver buracos negros primordiais espalhados por todo o nosso sistema solar. A atração gravitacional desses pequenos buracos negros deve, portanto, afetar o movimento de planetas, asteroides e cometas de maneiras detectáveis. Pesquisas anteriores não deram em nada, mas os autores queriam saber se o efeito seria significativo o suficiente para ser observado com nossa tecnologia atual.
Então eles executaram várias simulações de computador para calcular o tamanho do efeito. Como a atração gravitacional de um único buraco negro seria minúscula, a equipe observou como encontros próximos mudariam as órbitas dos corpos do sistema solar. Descrevemos o movimento orbital por tabelas de efemérides, então eles usaram simulações para determinar como as efemérides mudariam ao longo do tempo. O que eles descobriram foi que, mesmo se tivéssemos uma década de observações de efemérides, o efeito dos buracos negros primordiais seria uma ordem de magnitude menor do que os limites de observação. Em outras palavras, mesmo que buracos negros primordiais existam, seu efeito é muito pequeno para ser observado em nosso sistema solar.
Embora o resultado seja um pouco decepcionante, ele contradiz alguns estudos que argumentam que observações atuais descartam buracos negros primordiais como matéria escura. Embora sejam uma solução improvável para esse mistério cósmico, eles ainda estão no jogo.
Referência: Thoss, Valentin e Andreas Burkert. “Buracos Negros Primordiais no Sistema Solar.” pré-impressão arXiv arXiv:2409.04518 (2024).
