Buracos negros em miniatura, também conhecidos como buracos negros primordiais (PBHs), têm sido um mistério cósmico por décadas. Esses pequenos buracos negros foram pensados para se formar nos primeiros momentos após o Big Bang, surgindo de regiões quentes e densas de gás. Imagine só: no universo caótico e recém-nascido, esses pequenos buracos negros surgiram como pipoca cósmica. Parece loucura, não?
Físicos têm observado esses PBHs como possíveis culpados por trás da matéria escura, essa coisa indescritível que compõe cerca de 25% do universo. A matéria escura não interage com a luz, então não podemos vê-la, mas sua atração gravitacional é inegável. No entanto, há um problema gritante. Apesar de todas as teorias e expectativas, ninguém encontrou nenhum desses buracos negros primordiais.
Agora, um novo estudo jogou uma chave inglesa nas engrenagens, sugerindo que pode haver muito menos desses PBHs do que pensávamos. Pesquisadores da Universidade de Tóquio publicaram descobertas na revista Physical Review Letters, abalando o debate sobre a matéria escura. O autor principal Jason Kristiano, um estudante de pós-graduação em física teórica, revelou por que os PBHs podem ser mais raros do que se acreditava anteriormente.
“Muitos pesquisadores acham que eles [buracos negros primordiais] são um forte candidato para a matéria escura, mas precisaria haver muitos deles para satisfazer essa teoria”, diz Kristiano. Em outras palavras, se os PBHs fossem realmente a matéria escura que procuramos, deveria haver uma infinidade deles. Mas, apesar de todas as teorias sofisticadas e avanços na astronomia de ondas gravitacionais, não encontramos nada.
O universo começou há 13,8 bilhões de anos com o Big Bang, expandindo rapidamente devido à energia escura. À medida que o universo esfriava, a matéria comum começou a se aglomerar em torno da matéria escura, formando as primeiras galáxias. Hoje, sabemos que a matéria comum compõe apenas 5% do universo, com a matéria escura em 25% e a energia escura dominando com 70%.
No início do universo, as coisas eram bem caóticas. Imagine uma sopa de plasma quente e espessa onde a luz não podia viajar livremente. Só 380.000 anos depois que esse plasma esfriou o suficiente para formar matéria neutra, permitindo que a primeira luz brilhasse—a radiação cósmica de fundo (CMB). Cosmologistas têm vasculhado essa imagem de bebê do universo, procurando sinais desses elusivos buracos negros primordiais. Mas até agora? Nada.
Alguns físicos acham que estamos deixando de encontrar esses PBHs simplesmente porque ainda não temos as ferramentas ou técnicas certas. Mas a equipe por trás deste novo estudo seguiu um caminho diferente. Eles usaram a teoria de campos quânticos, um ramo avançado da mecânica quântica, para tentar resolver o problema. E suas descobertas? Não podemos encontrar buracos negros primordiais porque a maioria deles simplesmente não está lá.
Acredita-se que os buracos negros primordiais se formem a partir do colapso de intensas ondas gravitacionais. Mas o novo estudo sugere que é preciso menos dessas ondas do que pensávamos para moldar as maiores estruturas do universo. Menos ondas significam menos PBHs. É um jogo de números cósmico, e agora, parece que os números não estão a favor dos PBHs serem matéria escura.
Kristiano coloca de forma direta: “Nosso estudo sugere que deve haver muito menos PBHs do que seria necessário se eles fossem realmente um forte candidato para a matéria escura ou eventos de ondas gravitacionais.” Então, o que vem a seguir? Para verificar sua teoria, os pesquisadores estão apostando em futuros detectores de ondas gravitacionais, como o projeto Laser Interferometer Space Antenna (LISA), que está programado para ser lançado em 2035.
Então, a busca pela matéria faltante do universo continua. Se vamos encontrar buracos negros primordiais ou precisar desenvolver uma nova teoria inteiramente permanece uma questão em aberto.
