Buracos negros primordiais deixam rastros em planetoides e objetos comuns na Terra

Redação do Site Inovação Tecnológica - 03/12/2024

Uma ilustração de pequenos buracos negros primordiais - na realidade, esses minúsculos buracos negros teriam dificuldade em formar os discos de acreção que os tornam visíveis na ilustração.
[Imagem: NASA]

Buracos negros primordiais

Em 2019, De-Chang Dai (Universidade de Yangzhou - China) e Dejan Stojkovic (Universidade de Búfalo - EUA) propuseram uma técnica para detectar um buraco de minhoca, que alguns dizem ser atalhos entre diferentes pontos do Universo, inalcançáveis pelas rotas triviais.

Ninguém ainda encontrou um, mas a dupla já tem uma outra receita para os caçadores de buracos, só que desta vez de buracos negros.

Embora a ideia básica de um buraco negro seja um mostrengo devorador de matéria com massa tão grande que nada escapa à sua gravidade, a teoria também prevê a existência de buracos negros microscópicos. Segundo as teorias, as condições caóticas do Universo primitivo podem ter permitido que muitos pequenos buracos negros se formassem muito antes das primeiras estrelas.

São os chamados buracos negros primordiais, que alguns físicos garantem ser os responsáveis pelos efeitos gravitacionais hoje atribuídos à matéria escura. O problema é que nunca conseguimos detectar um desses.

Dai e Stojkovic propõem que a saída para finalmente encontrarmos os buracos negros primordiais está em pensar tanto grande quanto pequeno: Para eles, a chave está em que as assinaturas desses buracos negros podem variar de muito grandes - planetoides ocos no espaço - até minúsculos - túneis microscópicos em materiais cotidianos encontrados na Terra, como rochas, metal e vidro.

"As chances de encontrar essas assinaturas são pequenas, mas procurá-las não exigiria muitos recursos e a recompensa potencial, a primeira evidência de um buraco negro primordial, seria imensa," disse Stojkovic. "Temos que pensar fora da caixa porque o que foi feito para encontrar buracos negros primordiais anteriormente não funcionou."

Sim, é possível recriar um buraco negro em laboratório.
[Imagem: NASA/JPL-Caltech]

Planetoide oco ou uma pedra

Os dois astrofísicos calcularam duas coisas: Primeiro, qual seria o tamanho máximo que um corpo celeste oco poderia atingir sem entrar em colapso sobre si mesmo; segundo, qual é a probabilidade de um buraco negro primordial passar por um objeto na Terra.

Como é, buracos negros passando por objeto na Terra? Calma, se imediatamente lhe ocorre o que lhe aconteceria se um buraco negro primordial passasse pelo seu corpo, pode ficar despreocupado: Os cálculos indicam que esse encontro inusitado não seria fatal para o ser humano envolvido. "Por causa dessas probabilidades extremamente baixas, nos concentramos em marcas sólidas que existem há milhares, milhões ou até bilhões de anos," contextualizou Dai.

Vejamos primeiro o caso dos planetas ocos: "Se o [planeta] tiver um núcleo central líquido, então um buraco negro primordial capturado pode absorver o núcleo líquido, cuja densidade é maior do que a densidade da camada sólida externa," explicou Stojkovic. O buraco negro primordial então poderia escapar do planeta se ele fosse impactado por um asteroide, deixando nada além de uma casca oca.

A questão principal para validar esse cenário consiste em saber se tal concha seria forte o suficiente para se sustentar, ou simplesmente entraria em colapso sob sua própria tensão. Comparando a resistência de materiais naturais, como granito e ferro, com a tensão superficial e a densidade superficial, os pesquisadores calcularam que tal corpo celeste oco não poderia ter mais do que um décimo do raio da Terra, tornando-o mais provável de ser um planeta menor, ou planetoide, do que um planeta propriamente dito.

O caso dos objetos cotidianos é um pouco diferente. Se o objeto que capturou o buraco negro primordial não tiver um núcleo líquido, os buracos negros primordiais podem simplesmente passar por ele, mas deixando uma assinatura bem distinta: Um túnel.

Por exemplo, um buraco negro primordial com uma massa de 10²² gramas - que é um 10 mais 22 zeros - deixaria para trás um túnel de 0,1 micrômetro de diâmetro.

O que acontece se você colocar um buraco negro no centro do Sol?
[Imagem: MPA/Wikimedia/Creative Commons]

Detector de buracos negros primordiais

A boa notícia para quem está tentando encontrar essas estranhas criaturas cósmicas é que essa assinatura - um túnel pela rota onde o buraco negro primordial atravessou o objeto - é detectável.

Por exemplo, uma grande placa de metal ou outro material pode servir como um detector de buracos negros, bastando para isso desenvolver a tecnologia necessária para monitorá-la em tempo real, para detectar o aparecimento repentino desses túneis.

Mas os dois pesquisadores acreditam que seria preferível procurar por túneis já existentes em materiais muito antigos - desde edifícios com centenas de anos até rochas com bilhões de anos.

Ainda assim, mesmo assumindo que a matéria escura seja de fato composta de buracos negros primordiais, a probabilidade de que um deles passe por uma rocha de um bilhão de anos é de 0,000001.

Parece pouco, mas pode valer a pena, sobretudo levando em conta a escassez de ideias de como procurar por essas relíquias cósmicas. "Você tem que olhar o custo versus o benefício. Custa muito fazer isso? Não, não custa," defendeu Stojkovic.

Ondas gravitacionais de alta frequência podem mudar modo como vemos o Universo.
[Imagem: A.Simonet (SSU)/LIGO/NSF]

Por que um buraco negro não mataria você

Se a probabilidade de um buraco negro primordial passar por uma rocha de 1 bilhão de anos é de 0,000001, então a probabilidade de ele passar por você durante sua vida é virtualmente desprezível. Mas não é isso que lhe deve tranquilizar: Mesmo se calhasse de acontecer, você provavelmente não notaria.

Ao contrário de uma rocha, o tecido humano tem uma pequena quantidade de tensão, então um buraco negro primordial não o destruiria. E, embora a energia cinética de um buraco negro primordial possa ser enorme, ele não iria liberar muito dela durante uma colisão com você porque ele está se movendo rápido demais.

"Se um projétil estiver se movendo através de um meio mais rápido do que a velocidade do som, a estrutura molecular do meio não tem tempo para responder," explicou Stojkovic. "Jogue uma pedra através de uma janela, ela provavelmente vai quebrar. Atire em uma janela com uma arma, ela provavelmente deixará apenas um buraco." E a dupla garante que o buraco minúsculo deixado pelo buraco negro nem seria notado por seu organismo.

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