Buracos negros bem maiores que os supermassivos podem explicar a matéria escura?

Quão grande pode ser um buraco negro? Se deixarmos a imaginação livre, diremos que podem ser tão gigantescos quanto a soma de inúmeras galáxias. Afinal, já temos notícias sobre buracos negros supermassivos com dezenas de bilhões de massas solares, então parece que não há limites para esses titãs invisíveis. Mas a ciência trabalha com definições e, nesse tipo de caso, as definições impõem certos limites. Por isso, alguns cientistas querem uma nova definição para buracos negros que extrapolem as restrições atuais.

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A proposta parece ousada, mas o professor Bernard Carr da School of Physics and Astronomy, junto de seus colegas Florian Kuhnel e Luca Visinelli, quer levar adiante a ideia de uma categoria de buracos negros até então descartada pelos astrofísicos em geral. É que ainda não foi encontrada nenhuma evidência de buracos negros que superem a restrição atual. Esse limite não é aleatório — está atrelado a outros conceitos, efeitos dinâmicos, emissão de radiação, entre outros. Mas pode ser que haja algo mais.

Por enquanto, os maiores buracos negros dos quais se tem notícia são os supermassivos, uma categoria já bastante investigada. Eles podem chegar a ter massa equivalente a alguns bilhões de sóis e tudo indica que existe uma "besta-fera" desse tipo no coração de todas as galáxias. Aliás, eles podem ser os responsáveis pela própria formação de suas galáxias hospedeiras. Contudo, o artigo do trio de pesquisadores cogita a hipótese de buracos negros ainda maiores, localizados não em galáxias, mas no espaço intergaláctico (ou seja, no aparente vazio que existe entre uma galáxia e outra)

Esses colossos adormecidos foram apelidados de SLABs (sigla para “stupendously large black holes”, ou “buracos negros estupendamente grandes", em bom português). Eles poderiam ter um trilhão de massas solares (mais que 10 vezes maior do que o maior buraco negro conhecido atualmente), ou ainda maiores que isso. Mas definitivamente seria muito difícil detectar algo assim. É que os buracos negros conhecidos foram detectados através da radiação emitidos pela atividade deles, ou mesmo pela interação gravitacional com as galáxias. No caso dos SLABs, a mesma técnica provavelmente seria inútil.

Entretanto, provar a existência deles seria revolucionário. Até agora, sabe-se que buracos negros são formados pelo colapso de estrelas, mas como um SLAB poderia surgir? O modelo atual não é capaz de explicar um objeto como este, então seria necessário um novo modelo cosmológico capaz de simular os processos que tornariam possível o surgimento de um SLAB. Os autores do estudo apostam na chance de que SLABs surgiram antes mesmo das primeiras estrelas nascerem, através de um processo muito diferente do que conhecemos hoje.

Justamente pela necessidade de repensar a própria evolução do cosmos através de novos modelos é que a possível existência dos SLABs empolga. Os cientistas já têm dificuldades de explicar a formação dos buracos negros primordiais, mas se os SLABs forem comprovados, ou melhor, detectados, eles próprios podem ser os objetos primordiais que vão fornecer as pistas para conhecermos melhor os primeiros momentos do universo após o Big Bang.

Outra possibilidade intrigante é relativa à matéria escura, que embora seja invisível, corresponde a cerca de 80% de toda a matéria do universo. Não sabemos do que ela é feita, mas podemos saber que ela existe por causa das interações gravitacionais com as galáxias. Cogita-se que ela seja feita de partículas hipotéticas, que também não foram comprovadas. Mas e se a matéria escura for, na verdade, SLABs adormecidos no espaço intergaláctico? Existem hipóteses de que a matéria escura trata-se de buracos negros primordiais, então pode ser interessante investigar a chance de estarmos lidando com SLABs ao falar deste tema.

Mas dessa vez, o professor Carr discorda. “Os próprios SLABs não poderiam fornecer a matéria escura”, disse ele. “Mas se eles existissem, haveria implicações importantes para o universo inicial e tornaria plausível que buracos negros primordiais mais leves pudessem fazer [a matéria escura]”. Este já é um bom motivo para que este trio de cientistas — e outros interessados, eventualmente — a estudar essas possibilidades. “Propusemos opções para a formação desses SLABs e esperamos que nosso trabalho comece a motivar as discussões entre a comunidade”, diz o professor. “No entanto, surpreendentemente, a ideia de SLABs foi amplamente negligenciada até agora”, lamenta.

O trabalho de Carr e seus colegas não é exatamente novo; ele foi publicado primeiro em agosto de 2020 — e já falamos sobre os SLABs e os estudos do trio de cientistas. Mas a proposta parece começar a chamar a atenção da comunidade. O artigo está no repositório arXiv.org e ganhou uma nova versão em setembro e está atualmente em revisão. Em novembro, foi aceito para publicação na Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, edição de fevereiro.

Fonte: Phys.org