Pequenos buracos negros do início dos tempos podem estar alterando a órbita da Terra, sugere novo estudo

Buracos negros primordiais (PBHs), remanescentes dos primeiros momentos do universo, são teorizados como tendo se formado nos pontos quentes intensos e densos do espaço logo após o Big Bang. Essas entidades cósmicas enigmáticas, variando significativamente em tamanho, podem ir desde uma fração minúscula da massa de um clipe de papel até tamanhos colossais comparáveis a 100.000 sóis. Intrigantemente, são os PBHs de massa média, comparados à massa de asteroides como Juno e Eros, que atraem atenção significativa. Este interesse decorre da hipótese de que esses buracos negros poderiam consistir principalmente de matéria escura, a substância elusiva que se acredita manter as galáxias unidas.

A existência de tais buracos negros, se comprovada, marcaria uma descoberta monumental em astrofísica. No entanto, um desafio significativo reside em sua detecção. Apesar de sua importância teórica, não houve evidência observacional direta para confirmar a existência de PBHs, particularmente aqueles com massa semelhante à de asteroides. De acordo com os pesquisadores Tung Tran, Sarah Geller, Benjamin Lehmann e David Kaiser do Centro de Física Teórica do MIT, esses PBHs, apesar de sua massa relativamente pequena, poderiam variar em tamanho de uma molécula de hidrogênio a uma bactéria média.

A pesquisa, publicada em 28 de dezembro de 2023, no banco de dados de pré-impressão arXiv, explora o impacto potencial desses buracos negros primordiais em nosso sistema solar. O estudo sugere que se um PBH passasse perto da Terra, não seria catastrófico, mas influenciaria sutilmente a trajetória do planeta. Como os autores explicaram em um e-mail conjunto para a Live Science, “quando um PBH passa por um planeta, ele começa a fazer esse planeta balançar ou oscilar levemente em torno do caminho que estava tomando antes da passagem.” Esse fenômeno poderia fazer com que as distâncias dos planetas em relação ao sol, ou da Terra, oscilassem periodicamente.

Para entender isso melhor, a equipe primeiro calculou a proximidade necessária para um PBH afetar um objeto em nosso sistema solar. Os resultados indicaram que mesmo a distâncias tão grandes quanto alguns unidades astronômicas (UA), a influência de um PBH poderia ser significativa. Uma UA representa a distância média da Terra ao Sol.

Utilizando dados do banco de dados JPL Horizons, que inclui as posições de mais de um milhão de objetos do sistema solar, os pesquisadores conduziram simulações. Essas simulações estimaram as mudanças nas trajetórias de planetas e luas se um PBH com massa de asteroide passasse a menos de 2 UAs do sol. As descobertas revelaram que, ao longo de vários anos, as órbitas desses corpos celestes poderiam deslocar-se por centímetros ou até vários metros.

No entanto, detectar esses balanços orbitais apresenta um desafio substancial. Medidas precisas das distâncias de certos objetos celestes da Terra foram alcançadas por meio de várias missões espaciais. Por exemplo, os rovers marcianos permitiram que os cientistas determinassem a distância Terra-Marte com uma precisão de cerca de 4 polegadas (10 centímetros). Mas tal precisão não é universal em todos os corpos celestes.

O estudo aponta que as margens de erro nas medições de alguns objetos são semelhantes às desvios esperados causados pela influência de um PBH. Essa similaridade torna difícil discernir se as mudanças nas trajetórias desses objetos são devidas a erros de medição ou à presença de um PBH.

Os pesquisadores enfatizam a necessidade de simulações mais refinadas e técnicas observacionais aprimoradas para superar esses desafios. Ao melhorar esses aspectos, pode tornar-se viável detectar as mudanças sutis induzidas pelos PBHs no sistema solar, fornecendo assim evidências potenciais de sua existência.

As implicações de confirmar a presença de PBHs como constituintes da matéria escura são profundas. Isso não apenas validaria um aspecto significativo das teorias cosmológicas, mas também ofereceria insights sobre a natureza da matéria escura, que permanece como um dos componentes mais misteriosos e fundamentais do universo.