Oscilação em Marte pode confirmar fonte da matéria escura

Físicos do Massachusetts Institute of Technology (MIT), nos EUA, sugerem, em um novo estudoque os buracos negros primordiais microscópicos, se realmente constituírem a maior parte da matéria escura do Universo, poderiam passar pelo Sistema Solar pelo menos uma vez a cada década.

Segundo os pesquisadores, esse tipo de fenômeno causaria uma pequena oscilação na órbita de Marte, que poderia ser detectada com a tecnologia atual. Esta observação ajudaria a confirmar a hipótese de que os buracos negros primordiais são uma das principais fontes de matéria escura no Universo.

David Kaiser, professor de física e história da ciência no MIT, destaca em um declaração que os cientistas possuem dados extremamente precisos sobre a distância entre a Terra e Marte, com uma margem de erro de cerca de 10 centímetros. “Aproveitamos essa precisão para conseguir um efeito sutil. Se o encontrarmos, poderá reforçar a ideia intrigante de que toda a matéria escura consiste em buracos negros primordiais, formados menos de um segundo após o Big Bang, que orbitam o Universo há 14 mil milhões de anos.”

A pesquisa foi liderada por Tung Tran, agora estudante de pós-graduação na Universidade de Stanford, Sarah Geller, pós-doutoranda na Universidade da Califórnia em Santa Cruz, e Benjamin Lehmann, pesquisador do MIT.

A maior parte do Universo é composta de matéria escura

Cerca de 80% da matéria do Universo é constituída por matéria escura, que não pode ser observada diretamente, mas a sua existência é inferida a partir dos efeitos gravitacionais que exerce sobre as galáxias e estrelas.

Os físicos têm tentado detectar esta matéria escura com instrumentos na Terra, geralmente assumindo que ela existe na forma de partículas exóticas que podem decair em partículas observáveis. No entanto, estas experiências, até à data, não tiveram sucesso.

Uma teoria alternativa, que voltou a ganhar força, propõe que a matéria escura é composta por buracos negros primordiais. Esses buracos negros seriam muito menores que os formados pelo colapso de estrelas e teriam surgido nos primeiros momentos após o Big Bang. Apesar de microscópicos, teriam uma densidade enorme, sendo comparáveis ​​em massa aos maiores asteroides do Sistema Solar.

Ao explorar esta hipótese, a equipa do MIT fez cálculos para compreender o impacto que um buraco negro primordial teria se passasse perto de corpos celestes, como a Terra ou a Lua. O estudo estimou que um sobrevôo por um buraco negro primordial poderia gerar pequenas oscilações nas órbitas desses corpos.

Com base em estimativas da quantidade de matéria escura e da massa dos buracos negros, os cientistas calcularam que estes objetos deveriam cruzar o Sistema Solar uma vez a cada 10 anos, em média.

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Buraco negro primordial causaria microdesvio na órbita de Marte

Para testar essa hipótese, foram realizadas simulações com buracos negros com massas semelhantes às dos asteroides. Esses buracos foram projetados para voar através do Sistema Solar a velocidades de cerca de 240 mil km/h, em diferentes ângulos.

Os resultados mostraram que um buraco negro primordial que passasse a centenas de milhões de quilômetros de Marte causaria uma ligeira mudança na órbita do planeta. Esta oscilação seria de aproximadamente um metro ao longo de alguns anos – um pequeno desvio, mas detectável pelos instrumentos de alta precisão que monitorizam hoje o nosso vizinho.

Embora esta oscilação possa ser um indício de buracos negros primordiais, os investigadores reconhecem que seria necessário eliminar outras possíveis causas, como a passagem de asteroides. “Precisamos comparar os dados com as trajetórias típicas de asteroides e outros corpos do sistema solar”, destaca Kaiser. Como os astrônomos monitoram o movimento das rochas espaciais há décadas, isso poderia ajudar a diferenciar os dois cenários.

A equipe planeja agora colaborar com grupos que tenham experiência em simulação de objetos do Sistema Solar. A ideia é simular encontros entre buracos negros primordiais e planetas e luas e estudar esses efeitos com mais detalhes. “Estamos refinando as simulações para observar com mais precisão os impactos desses encontros nos corpos celestes”, explica Geller.

Estes avanços poderão fornecer um novo caminho para a investigação da natureza da matéria escura, um dos maiores mistérios da cosmologia atual.