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Um item aceito para publicação pela revista Physical Review Letters apresenta uma verosímil explicação para a origem de uma partícula considerada “impossível” que atingiu a Terreno em 2023. Segundo a pesquisa, ela pode ser um mica da explosão de um buraco preto primordial, formado nos primeiros instantes do Universo, logo em seguida o Big Bang.
Caso essa hipótese seja confirmada, além de substanciar a existência desses buracos negros primitivos, o trabalho pode ajudar a desvendar a natureza da material escura, um dos maiores mistérios da física atual.
A partícula detectada foi um neutrino com pujança murado de 100 milénio vezes superior à dos eventos mais energéticos já produzidos em laboratório, inclusive no Grande Colisor de Hádrons, o maior acelerador de partículas do mundo.
Esse nível de pujança é tão extremo que não pode ser explicado por fenômenos cósmicos conhecidos. Explosões de estrelas, colisões entre galáxias ou jatos de buracos negros comuns não seriam capazes de produzir um neutrino tão poderoso.
Chave do mistério estaria nos buracos negros primordiais
Diante disso, pesquisadores da Universidade de Massachusetts (UMass) em Amherst, nos EUA, sugerem que o neutrino pode ter sido liberado no momento final da vida de um buraco preto primordial em uma exigência sátira, próximo do seu limite físico, um tipo ainda teórico de objeto cósmico.
A teoria se baseia na chamada radiação Hawking, proposta pelo físico Stephen Hawking, que prevê que buracos negros não são completamente estáveis, mas sim perdem pujança lentamente ao enunciar radiação térmica para o espaço. Quanto menor e mais quente for um buraco preto, mais intensa será essa emissão. Com o tempo, ele perde volume, aquece ainda mais e entra em um processo depressa que termina em uma explosão final.
O problema é que buracos negros formados a partir do colapso de estrelas são grandes e frios. Mesmo os menores deles levariam um tempo muito maior do que toda a idade do Universo publicado para entender esse estágio explosivo.
Por isso, esses buracos negros não podem explicar o neutrino detectado. Já os buracos negros primordiais teriam surgido logo em seguida o Big Bang, quando o Universo era extremamente quente e denso.
Esses objetos poderiam ser muito menores, com massas comparáveis às de planetas ou grandes asteroides. Por serem pequenos, seriam também muito quentes, liberando radiação de forma eficiente ao longo de sua existência.
Nessas condições, eles poderiam terminar suas vidas em explosões capazes de gerar partículas altamente energéticas, porquê o neutrino observado na Terreno em 2023. “Quanto mais ligeiro é o buraco preto, mais quente ele se torna e mais partículas emite”, explicou Andrea Thamm, coautora do estudo e professora de física na UMass Amherst em um expedido. Segundo ela, esse processo se intensifica até culminar na explosão final.
Os cientistas estimam que explosões desse tipo poderiam ocorrer aproximadamente uma vez a cada dez no Universo observável. Até agora, porém, nenhuma havia sido identificada de forma clara.
Isso mudou quando o neutrino de pujança extrema foi detectado pelo KM3NeT. O observatório, instalado no fundo do Mar Mediterrâneo, é formado por uma rede de sensores projetados para tomar sinais raros dessas partículas quase invisíveis.
“Detectar esse neutrino foi um evento incrível”, afirmou o professor Michael Baker, também integrante da equipe. Para ele, o sinal pode penetrar caminho para testar experimentalmente teorias fundamentais da física.
No entanto, surgiu um repto importante. Um detector semelhante, o IceCube, localizado sob o gelo do Polo Sul, não registrou nenhum evento comparável, apesar de sua subida sensibilidade. Se essas explosões fossem relativamente frequentes, esse dispositivo também deveria detectar neutrinos desse tipo. A escassez de sinais levou os pesquisadores a buscar uma explicação suplementar.
A resposta proposta envolve a chamada “fardo escura”. Nesse protótipo, alguns buracos negros primordiais teriam uma fardo associada a uma força invisível, semelhante ao eletromagnetismo, mas que não interage com a material geral.
Essa força seria mediada por uma partícula hipotética conhecida porquê “elétron escuro”, muito mais pesada que o elétron tradicional. Isso alteraria o comportamento do buraco preto e o tipo de partículas liberadas na explosão.
Segundo os autores, esse protótipo mais multíplice ajuda a explicar por que somente um detector observou o neutrino impossível. Ele também oferece uma relação direta com o problema da material escura.
A material escura não emite nem reflete luz, o que a torna invisível aos telescópios. Mesmo assim, ela é principal para explicar a formação de galáxias e domina a volume do Universo.
“Se essa hipótese estiver correta, pode viver uma população significativa de buracos negros primordiais”, concluiu Joaquim Iguaz Juan. Isso estaria de tratado com observações astrofísicas e poderia explicar a material escura que ainda falta compreender.
Manancial: Olhar Do dedo
