Dois físicos pensam que devemos verificar se existe um buraco negro antigo do tamanho de uma toranja escondido em nosso sistema solar. E esse objeto minúsculo e pesado pode de fato substituir um planeta teórico que alguns pesquisadores pensam estar puxando outros objetos em nosso sistema solar, o chamado Planeta 9.
Isso significa que realmente existe um buraco negro escondido em nosso canto do espaço? Não, disseram os pesquisadores.
Mas eles criaram um argumento para sua existência que eles acham atraente o suficiente para valer a pena investigar.
Aqui está como vai:
Muito longe, nos confins do sistema solar, onde Netuno, nosso planeta mais distante conhecido, orbita, há um punhado de pequenos objetos que se comportam estranhamente. Esses "objetos trans-nuptunianos" (TNOs) se agrupam de maneiras incomuns e tendem a girar em torno de eixos que apontam para uma faixa ampla do céu, longe dos planetas conhecidos maiores. Além disso, criticamente, os TNOs orbitam em um plano diferente dos oito planetas conhecidos. Isso sugere que algo mais os está puxando com sua gravidade.
Alguns astrônomos examinaram esse padrão estranho, executaram alguns cálculos e concluíram que deve haver outro planeta lá fora, um que seja de 10 a 20 vezes a massa da Terra e seguindo uma órbita instável que o leva muitas centenas de vezes a distância da Terra à Terra. Sol. É uma teoria bizarra, geralmente chamada "Planeta 9", mas que os astrônomos levam a sério. A busca pelo planeta 9 já dura anos, com astrônomos usando luz visual e telescópios infravermelhos para escanear as partes mais externas do sistema solar.
"O que percebemos é que a gravidade é importante", disse Jakub Scholtz, físico da Universidade de Durham, na Inglaterra, e um dos dois astrônomos por trás da idéia. "Não precisa ser um planeta. A explicação mais mundana, ou talvez a mais sã, é que é um planeta. Mas, como físicos teóricos, sabemos que a cosmologia do universo primitivo pode introduzir muito facilmente uma série de novas teorias teóricas muito interessantes. corpos - um dos quais ... são buracos negros primordiais ".
Buracos negros primordiais são diferentes
Geralmente, quando falamos de buracos negros, queremos dizer objetos enormes formados quando estrelas gigantes desmoronam, prendendo suas massas em singularidades infinitamente densas, cercadas por gigantes "horizontes de eventos" dos quais nenhuma luz pode escapar. Mas alguns cosmólogos acreditam que, nos primeiros momentos do universo, quando tudo estava quente e denso e se afastava do Big Bang, e nenhuma estrela havia se formado ainda, buracos negros já estavam surgindo.
Esses fantasmas primordiais da criação do universo se formariam quando pedaços dessa matéria primitiva foram esmagados com tanta força que se condensaram em singularidades.
"Essa parte do universo é tão densa que se torna um buraco negro", disse Scholtz à Live Science.
Esses buracos negros seriam menores que os buracos estelares formados a partir do colapso de estrelas massivas, disse James Unwin, físico da Universidade de Chicago e co-autor do artigo. E, de acordo com alguns modelos, eles seriam apenas algumas vezes mais pesados que a Terra.
Um buraco negro dessa massa não pareceria muito, disse Unwin. Seu horizonte de eventos seria pequeno - do tamanho de uma toranja se ela tiver cinco vezes a massa da Terra e o tamanho de uma bola de boliche com 10 vezes a massa da Terra. Mas a gravidade é gravidade. Se um PBH chegasse ao nosso sistema solar, esse buraco negro orbitaria o Sol como um planeta e puxaria planetas e asteróides anões exatamente como o planeta 9 teórico. Não haveria maneira de diferenciar os efeitos da gravidade de um planeta dos efeitos de um buraco negro primordial da mesma massa.
Os mesmos modelos que produzem buracos negros primordiais, disse Unwin, também oferecem a melhor explicação de como o mecanismo de Higgs (pensado para imbuir massa em todas as partículas) e outras físicas básicas emergiram no universo. Portanto, há boas razões para pensar que essas coisas existem, se alguma delas acabou ou não em nosso sistema solar ou em qualquer outro sistema estelar. Mas ninguém nunca realmente encontrou um.
Buracos negros que dobram a luz
No entanto, existem evidências recentes que sugerem que elas realmente existem, disse Unwin.
"Acho que isso é bastante desconhecido na comunidade", disse Unwin, "e estamos realmente tentando chamar a atenção."
Existe um experimento chamado OGLE (Optical Gravitational Lensing Experiment) na Polônia. Ele examina o céu em busca de evidências de "microlentes" gravitacionais, lugares no espaço onde a gravidade de um planeta ou de outro objeto dobrou o caminho de um raio de luz, fazendo com que ele atingisse a Terra. Nos casos das estrelas estudadas pelo OGLE, essa curvatura da luz parece com a estrela momentaneamente iluminada.
Mas a OGLE relatou algo estranho, disseram eles. Seis vezes, detectou eventos de microlente muito breves, com menos de 0,3 dias de duração, sugestivos de objetos em movimento muito rápido entre 0,5 massa terrestre e 20 massas terrestres que passavam pelas estrelas. Não é assim que os planetas parecem OGLE, disse Unwin, e há boas razões para suspeitar que os seis objetos possam ser buracos negros primordiais. (Outra possibilidade são os "planetas flutuantes livres" de movimento muito rápido que se deslocam para fora dos sistemas estelares, mas os modelos planetários atuais não prevêem que muitos desses planetas se aproximam do universo.)
Se esses seis objetos eram pequenos buracos negros antigos, disse Scholtz, isso significa que esses buracos negros não são tão raros no universo. Você não esperaria que eles aparecessem em todos os sistemas estelares, disse ele. E a maioria flutuaria livremente pelo espaço. Mas não seria terrivelmente chocante se nosso sistema tivesse sorte e pegasse um, disse ele.
A teoria do buraco negro do planeta 9 explica dois mistérios: a anomalia trans-netuniana e a anomalia OGLE.
"Essas duas coisas apontam para a mesma faixa de massa", disse Unwin. "Foi isso que nos deixou bastante animados".
"Essa é a chave", acrescentou Scholtz. "O planeta desaparecido está em algum lugar entre talvez cinco e 20 massas terrestres, e as evidências do OGLE apontam em algum lugar entre 0,5 e 20 massas terrestres. Portanto, isso é uma coincidência."
Se a anomalia do TNO acaba sendo um buraco negro, disse Unwin, isso é um grande negócio. Isso provaria a existência de buracos negros primordiais e estabeleceria uma faixa de massa para eles que explicaria exatamente quando na história do universo que eles formaram - o que explicaria como muitos outros pedaços de física surgiram.
Isso significa que o pesquisador está convencido de que existe um buraco negro em nosso sistema solar ou até acha que provavelmente existe um por aí? Não, os dois disseram. É possível que a anomalia do TNO realmente não aponte para um único objeto pesado ou que a anomalia do OGLE seja um golpe de sorte ou o resultado de um equipamento defeituoso.
O Planeta 9 existe?
Alguns astrônomos duvidam que exista alguma coisa lá fora.
"Eu não sei o suficiente sobre PBHs para saber quanto estoque colocar na plausibilidade de ter um no sistema solar distante", disse Nathan Kaib, astrônomo da Universidade de Oklahoma que não estava envolvido no trabalho de Unwin e Scholtz . "No entanto, direi que sou um pouco cético em relação à necessidade do Planeta 9."
A anomalia orbital do TNO (objeto trans-netuniano) parece ser real, disse ele, mas essa idéia do planeta se escondendo além dos TNOs não explica muito bem. E, como ele escreveu em um artigo publicado em 2 de julho no The Astronomical Journal, você esperaria que o Planeta 9 criasse outras anomalias que não apareceram nos dados.
"Isso me deixa um pouco cético em relação à existência do planeta, e se o PBH deveria produzir os mesmos ... efeitos que o planeta, acho que também ficaria cético em relação a ele, mas isso é bastante independente da idéia de PBHs ", disse Kaib.
Mas alguns astrônomos ainda pensam que há um planeta lá fora. E essa evidência é forte o suficiente, e a busca por um planeta já foi longa o suficiente, disse Unwin, que vale a pena explorar se algum objeto semelhante a um planeta que não é um planeta está causando o efeito.
Uma maneira de verificar, eles sugeriram em um artigo ainda não revisado por pares, publicado on-line no servidor de pré-impressão arXiv, é procurar sinais de "aniquilação da matéria escura". As teorias dos PBHs sugerem que eles seriam cercados por densos halos de matéria escura que poderiam sobreviver parcialmente intactos, mesmo depois de bilhões de anos vagando pelo universo. E algumas teorias da matéria escura sugerem que às vezes suas partículas "se aniquilam" e se transformam em fótons de raios gama. Poderíamos detectar esses fótons na Terra.
(Essa detecção resolveria conclusivamente um terceiro mistério gigante da física, para quem acompanha: se a matéria escura pode se transformar em partículas que reconhecemos do universo luminoso.)
Nossos telescópios podem já ter captado esses fótons de raios gama, escreveram os pesquisadores. Portanto, o próximo passo é examinar os dados do Telescópio Espacial Fermi de raios gama, que varre amplas áreas do céu em busca de partículas, para ver se conseguem encontrar alguma pista.
Na hipótese de a caça aos raios gama criar um pequeno buraco negro, Scholtz disse, as possibilidades são infinitas. Podemos até enviar uma missão para lá, disse ele.
"Esta é potencialmente uma oportunidade de brincar com um buraco negro real", disse ele. "Quão emocionante é isso?"
Ainda assim, ninguém está apostando nisso ainda.
