Os cientistas sugeriram que pequenos buracos negros primordiais com o poder de escavar planetas poderiam estar passando por materiais cotidianos aqui na Terra – rochas, vidro, steel e talvez até você ou seu gato.
Esses minúsculos buracos negros criado durante o Huge Bang até agora permaneceram hipotéticos ao evitar a detecção. Agora, dois cientistas da Universidade de Buffalo estão incentivando os pesquisadores a expandirem seus horizontes nesta caçada.
“Temos que pensar fora da caixa porque o que foi feito anteriormente para encontrar buracos negros primordiais não funcionou”, disse o coautor da pesquisa, Dejan Stojkovic. disse em um comunicado.“As hipóteses de encontrar estas assinaturas são pequenas, mas procurá-las não exigiria muitos recursos, e a recompensa potencial, a primeira evidência de um buraco negro primordial, seria imensa!”
Esta busca é very important porque os buracos negros primordiais são um dos principais suspeitos de matéria escura, a forma misteriosa e invisível de matéria que representa cerca de 85% da matéria do cosmos.
Stojkovic e colegas sugeriram que a caça aos buracos negros primordiais deveria variar dos muito grandes aos muito pequenos. Eles teorizam que um buraco negro primordial preso dentro de um grande objeto rochoso no cosmos, como um planeta, devoraria o seu núcleo, esvaziando-o.
No entanto, um minúsculo buraco negro movendo-se a velocidades rápidas abriria um pequeno “túnel” microscópico através de materiais sólidos, incluindo coisas cotidianas aqui na Terra.
Mas não se preocupe com um buraco negro primordial atravessando seu gato, ou você, aliás. A equipe por trás dessas descobertas diz que tal evento não seria letal!
Não vamos começar procurando gatos
Embora a menção de “buracos negros“pode imediatamente evocar impressões de uma região enorme e poderosa do espaço da qual nem mesmo a luz pode escapar; esses eventos no espaço-tempo ocorrem em uma variedade de massas e tamanhos.
Na extremidade maior, buracos negros supermassivos são titãs cósmicos no coração das galáxias, com massas equivalentes a milhões ou mesmo bilhões de sóis. Eles se formam a partir de cadeias de fusões de buracos negros progressivamente maiores.
Menor buracos negros de massa estelar nascem quando estrelas massivas chegam ao fim de suas vidas e sofrem um colapso gravitacional completo. Eles têm massas até cerca de 100 vezes a do sol.
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Os buracos negros primordiais são muito diferentes. Foi proposto que eles têm massas que variam desde a de um planeta até a de um asteróide médio ou de uma grande montanha aqui na Terra.
Um diagrama que mostra a grande diferença de escala entre buracos negros supermassivos e hipotéticos buracos negros primordiais. (Crédito da imagem: Robert Lea (criada com Canva))
Como todos os buracos negros, o limite exterior de um buraco negro primordial é definido pela sua “horizonte de eventos“, o ponto em que a atração gravitacional do buraco negro se torna inevitável.
Quanto mais massa um buraco negro tiver, mais amplo será o seu horizonte de eventos. Assim, um buraco negro supermassivo com uma massa de 2,4 mil milhões de sóis tem cerca de 15,4 mil milhões de milhas (24,8 mil milhões de km) de largura, enquanto um buraco negro de massa estelar com uma massa de cerca de 30 sóis teria cerca de 110 milhas (177 km) de largura. Um buraco negro primordial com a massa de um asteróide, por outro lado, seria menor que a largura de um próton, a partícula que fica no coração dos átomos.
A formação de buracos negros primordiais também é muito diferente dos mecanismos de formação dos buracos negros “astrofísicos” mencionados anteriormente. Em vez de se formarem a partir de estrelas, os cientistas propõem que estes pequenos buracos negros se teriam formado a partir de variações minúsculas na densidade de energia e matéria no cosmos há 13,8 mil milhões de anos.
Um diagrama mostra a evolução dos buracos negros ao longo da história do universo (Crédito da imagem: ESA)
Stojkovic começou a teorizar sobre buracos negros primordiais quando se perguntou se eles poderiam se tornar preso dentro de um planeta, lua ou asteróide e o que aconteceria se tal captura ocorresse.
“Se o objeto tiver um núcleo central líquido, então um buraco negro primordial capturado pode absorver o núcleo líquido, cuja densidade é maior que a densidade da camada sólida externa”, disse Stojkovic.
Se o planeta oco fosse atingido por outra rocha espacial, o buraco negro primordial poderia escapar de dentro desta concha planetária vazia.
O que aconteceria então com essa concha depende da composição do planeta e do seu tamanho. Stojkovic e seu coautor, De-Chang Dai, da Universidade Nacional Dong Hwa, descobriram que um planeta calculou que tal objeto oco não poderia ter mais do que um décimo do largura da Terra poderia sobreviver como uma concha oca.
“Se for maior do que isso, entrará em colapso”, disse Stojkovic.
Isso significa que se os cientistas estão à procura de planetas escavados por buracos negros primordiais, então os menores planetas menores são a melhor aposta.
Esses mundos ocos poderiam ser detectados usando telescópios, e suas massas poderiam ser determinadas usando cálculos da órbita do objeto.
Uma ilustração mostra um planeta escavado por um buraco negro primordial. (Crédito da imagem: Robert Lea (criada com Canva))
A situação é um pouco diferente quando um buraco negro primordial passa através de um objeto sem núcleo líquido.
A equipe sugere que, neste caso, o buraco negro primordial criaria um pequeno túnel. Um buraco negro primordial com massa de 1022 gramas fariam um buraco de apenas 0,1 mícron de espessura. Para contextualizar, um cabelo humano tem cerca de 70 mícrons de espessura.
Embora fosse impossível detectar tal buraco num planeta distanteuma placa espessa de steel ou outro materials denso na Terra poderia servir como um detector eficaz de passagem de buraco negro primordial.
A equipe descobriu que as probabilities de um buraco negro primordial passar por um objeto na Terra são extremamente pequenas. Isso significa que a forma mais provável de detectar tal passagem seria examinando rochas que existem há milhares de milhões de anos.
Mesmo assim, a probabilidade de um pequeno buraco negro originado do Huge Bang ter passado através de um objeto tão antigo ainda é de apenas 0,000001!
Para Stojkovic, tentar detectar tal passagem ainda vale a pena, pois há pouco risco na empreitada.
“Você tem que analisar o custo versus o benefício. Custa muito fazer isso?” ele disse. “Não, não importa.”
O que fazer se você ou seu gato forem atingidos por um buraco negro
Em primeiro lugar, a probabilidade de isso acontecer durante a sua vida ou durante a vida do seu gato é incrivelmente pequena.
Mas, se for fez acontecer, a tensão superficial do seu corpo e do seu gato é muito menor do que a de um planeta ou de um pedaço de rocha pré-histórica. Isso significa que um buraco negro primordial não iria despedaçá-lo (ufa!)
Embora o buraco negro primordial carregasse uma grande quantidade de energia cinéticatambém estaria viajando a velocidades monumentais. Isso significa que não teria a oportunidade de transferir grande parte desta energia à medida que ela passa através de você.
“Se um projétil se transfer através de um meio mais rápido que a velocidade do som, a estrutura molecular do meio não tem tempo para responder”, explicou Stojkovic. “Jogue uma pedra através de uma janela; é provável que ela se estilhace. Atire em uma janela com uma arma; é provável que apenas deixe um buraco.”
O que fazer se você for atingido por um buraco negro primordial… nada, você nem vai saber (Crédito da imagem: Robert Lea (criada com Canva))
Se a ideia de ser atingido em alta velocidade por um buraco negro primordial e não sentir nada lhe parece improvável, considere o seguinte:
Enquanto você lia essa frase, centenas de trilhões de nêutrons passou pelo seu corpo quase à velocidade da luz e você não sentiu nada. Essas partículas são apelidadas de “partículas fantasmas” por um bom motivo. Talvez pudéssemos renomear os buracos negros primordiais como “buracos negros fantasmas” se Stojkovic estiver correto.
Embora tudo isto possa parecer muito especulativo, Stojkovic acredita que estudos teóricos como este são vitais e viram muitos conceitos antes considerados improváveis tornarem-se elementos aceites pela ciência.
Ele pensa que este tipo de pensamento não convencional poderia ajudar a resolver problemas da física que perduram há décadas, particularmente a natureza da matéria escura.
“As pessoas mais inteligentes do planeta trabalham nestes problemas há 80 anos e ainda não os resolveram”, concluiu Stojkovic. “Não precisamos de uma extensão direta dos modelos existentes. Provavelmente precisamos de uma estrutura completamente nova.”
