Os buracos negros primordiais são reais? Eles poderiam ter se formado na física incomum que dominou o Universo logo após o Big Bang. A ideia remonta à década de 1960, mas até agora a falta de evidências as torna puramente hipotéticas.
Se existirem, um novo artigo sugere que podem estar escondidos em locais tão improváveis que ninguém jamais pensou em procurar lá.
Os buracos negros se formam quando estrelas massivas chegam ao fim de suas vidas e sofrem colapso gravitacional. No entanto, os Buracos Negros Primordiais (PBHs) não envolviam estrelas. Os físicos levantam a hipótese de que os PBHs se formaram no Universo primitivo a partir de bolsas extremamente densas de matéria subatômica que colapsaram diretamente em buracos negros. Eles poderiam formar parte ou todo o que chamamos de matéria escura.
No entanto, eles permanecem hipotéticos porque nenhum foi observado.
Uma nova pesquisa em Física do Universo Escuro sugere que os pesquisadores não estão procurando nos lugares certos. É intitulado “Procurando por pequenos buracos negros primordiais em planetas, asteróides e aqui na Terra.” Os coautores são De-Chang Dai e Dejan Stojkovic, da Case Western Reserve University e da State University of New York, respectivamente.
Os autores afirmam que evidências de PBHs podem ser encontradas em objetos tão grandes como planetóides ou asteróides escavados e em objetos tão pequenos como rochas aqui na Terra.
“Pequenos buracos negros primordiais poderiam ser capturados por planetas rochosos ou asteroides, consumir seus núcleos líquidos por dentro e deixar estruturas ocas”, escrevem os autores. “Alternativamente, um buraco negro rápido pode deixar um túnel estreito num objeto sólido ao passar por ele. Poderíamos procurar esses microtúneis aqui na Terra, em rochas muito antigas”, afirmam os autores, explicando que a busca não envolveria equipamentos especializados e caros.
O trabalho do autor depende fortemente outras pesquisas sugerindo que massas de PBH entre 1016 e 1010 massas solares podem ser candidatas à matéria escura. Esses PBHs poderiam ser capturados por estrelas ou presos em seus interiores durante a formação. O PBH consumiria lentamente gás dentro das estrelas.
No entanto, esses autores levam isso em uma direção diferente. “Estendemos esta ideia a planetas e asteróides, que também podem hospedar PBHs”, escrevem eles, explicando que os PBHs poderiam ser capturados por estes objetos durante a sua criação ou após a sua criação. Uma vez dentro de um corpo rochoso, o PBH consumiria o núcleo líquido, escavando-o e deixando-o vazio.
“Temos que pensar fora da caixa porque o que foi feito anteriormente para encontrar buracos negros primordiais não funcionou.”
Dejan Stojkovic, SUNY
“Se o objeto tiver um núcleo central líquido, então um PBH capturado pode absorver o núcleo líquido, cuja densidade é maior que a densidade da camada sólida externa”, disse Stojkovic.
Se o asteróide ou outro corpo sofrer um impacto, o PBH poderá escapar, deixando para trás nada além de uma concha oca, que poderá ser detectável.
“Se a densidade do objeto for muito baixa para o seu tamanho, é uma boa indicação de que é oco”, disse Stojkovic. Estudar a órbita de um objeto com um telescópio é suficiente para revelar o vazio.
Outra possibilidade apresentada pelos autores são pequenos PBHs de movimento rápido que deixam túneis microscópicos em objetos. “Como a seção transversal de um pequeno PHB é muito pequena, um PBH rápido o suficiente provavelmente criará um túnel reto após passar pelo asteróide”, explicam os autores. Nesse caso, um túnel reto através de um asteroide poderia ser evidência de um PBH.
Os PBHs também poderiam deixar túneis microscópicos em rochas e outros objetos na Terra. “O mesmo efeito poderia permitir a detecção de um PBH aqui na Terra se procurarmos o aparecimento repentino de túneis estreitos em lajes metálicas”, escrevem os autores.
O que há de diferente nesses hipotéticos PBHs é a detecção. Em outros cenários, são necessários telescópios espaciais, observatórios de ondas gravitacionais ou mesmo o monitoramento de quasares distantes em microondas para detectá-los. Mas neste trabalho, a detecção é potencialmente muito mais barata e fácil.
“As hipóteses de encontrar estas assinaturas são pequenas, mas a sua procura não exigiria muitos recursos e o resultado potencial, a primeira evidência de um buraco negro primordial, seria imenso”, disse Stojkovic. “Temos que pensar fora da caixa porque o que foi feito anteriormente para encontrar buracos negros primordiais não funcionou.”
“Embora a nossa estimativa dê uma probabilidade muito pequena de encontrar tais túneis, procurá-los não requer equipamento caro e longa preparação, e o retorno pode ser significativo”, explicam os autores.
“Você tem que olhar o custo versus o benefício. Custa muito fazer isso? Não, não importa”, disse Stojkovic em comunicado à imprensa.
Isso é pensar fora da caixa ou, em qualquer caso, fora do modelo padrão. A cosmologia está paralisada enquanto lutamos com a ideia da matéria escura. Poderiam os PBHs ser matéria escura? Eles poderiam se comportar como os autores sugerem e serem detectados dessa maneira?
“As pessoas mais inteligentes do planeta trabalham nestes problemas há 80 anos e ainda não os resolveram”, disse Stojkovic. “Não precisamos de uma extensão simples dos modelos existentes. Provavelmente precisaremos de uma estrutura completamente nova.”
