Como os primeiros buracos negros puderam se formar imediatamente após o Big Bang, antes mesmo do acendimento das estrelas? Essa questão ressurge com uma observação recente que poderia mudar nossa compreensão do Universo.
Em 12 de novembro, os detectores de ondas gravitacionais LIGO e Virgo registraram um sinal muito particular, batizado de S251112cm. A análise indica que ele proviria da fusão de dois objetos, dos quais um possui uma massa inferior à do nosso Sol. Tal característica é incompatível com os buracos negros clássicos originados de estrelas mortas ou com as estrelas de nêutrons, o que torna o evento extremamente incomum. Um físico da Universidade de Durham declarou nas colunas da
Science que se trataria de uma descoberta maior, pois nenhum processo astrofísico convencional permite explicá-lo.
Os buracos negros primordiais constituem uma hipótese para explicar esse tipo de sinal. Ao contrário de seus homólogos estelares, eles não nascem do colapso de uma estrela massiva. Os cientistas pensam que eles poderiam ter se formado nos primeiros segundos quentes e densos que seguiram o Big Bang, a partir de flutuações de densidade no plasma primordial. Sua massa poderia se estender por uma ampla gama, desde uma fração ínfima da de um clipe até cem mil vezes a do Sol, cobrindo assim a chamada faixa "de massa subestelar".
A existência desses objetos compactos poderia ter implicações profundas, nomeadamente para elucidar a natureza da matéria escura (veja a explicação no final do artigo). Essa componente invisível constituiria cerca de 85% da matéria do Universo, mas ela não interage com a luz, o que a torna muito difícil de estudar diretamente. Os buracos negros primordiais representam um candidato atraente, pois sua formação seria possível no quadro dos modelos cosmológicos atuais, sem necessitar de nova física fundamental além do modelo padrão.
No entanto, a detecção permanece cercada de prudência. Os pesquisadores do projeto LIGO-Virgo notam que a probabilidade de esse sinal ser um falso alarme devido a ruído nos instrumentos não é negligenciável, com uma taxa estimada em cerca de um a cada quatro anos. Além disso, a localização da fonte é muito imprecisa, o que complica a busca por um sinal luminoso associado que poderia confirmar o evento.
Apesar dessas incertezas, essa observação abre uma nova pista de pesquisa. Se sinais similares fossem confirmados no futuro, eles poderiam trazer a primeira prova direta da existência dos buracos negros primordiais. Essa busca ilustra a capacidade das ondas gravitacionais de revelar fenômenos cósmicos que escapam totalmente aos telescópios tradicionais.
A matéria escura
A matéria escura é uma forma hipotética de matéria que não emite, não absorve nem reflete a luz, o que a torna invisível aos telescópios clássicos. Sua existência é deduzida indiretamente de seus efeitos gravitacionais sobre a matéria visível, como a rotação anormalmente rápida das estrelas ao redor do centro das galáxias ou a deformação da luz dos objetos distantes, um fenômeno chamado de lente gravitacional.
As estimativas indicam que essa componente representaria cerca de 85% de toda a matéria contida no cosmos. Sem ela, as galáxias não poderiam manter sua coesão e se dispersariam. No entanto, sua natureza fundamental permanece uma das grandes questões em aberto da física moderna, pois ela não corresponde a nenhuma partícula conhecida descrita pelo modelo padrão da física de partículas.
Vários candidatos teóricos foram propostos para explicar a matéria escura, indo de partículas exóticas como os WIMPs (Weakly Interacting Massive Particles) aos buracos negros primordiais. Estes últimos apresentam a vantagem de não necessitar de nova física além das leis da gravidade e da cosmologia conhecidas, o que os torna uma hipótese particularmente econômica no plano teórico.
A pesquisa prossegue ativamente através de experiências subterrâneas buscando capturar interações raras, observações astronômicas direcionadas e simulações numéricas. Identificar a natureza da matéria escura é essencial para compreender plenamente a formação e a evolução das estruturas em grande escala no Universo, dos aglomerados de galáxias aos filamentos cósmicos.
Fonte: Science