Buracos negros primordiais são maus candidatos para o papel da matéria escura, explicaram cientistas japoneses

Astrofísicos do Centro de Investigação do Universo Primordial (RESCEU) e do Instituto de Física e Matemática do Universo. Kavli IPMU (WPI) da Universidade de Tóquio apresentou um novo modelo para a evolução dos buracos negros primordiais. Acredita-se que esses objetos em miniatura poderiam desempenhar o papel de matéria escura, tornando-se uma espécie de centros de cristalização da matéria e iniciadores do aparecimento de tudo em nosso Universo – estrelas, galáxias e outras coisas. Os japoneses duvidaram disso.

Eventos de buracos negros de comprimento de onda curto com a amplitude mais forte podem influenciar a radiação cósmica de fundo em micro-ondas. Fonte da imagem: ESA

Segundo uma hipótese difundida na comunidade científica, os buracos negros primordiais surgiram na fase posterior ao Big Bang durante o processo de rápida expansão (inflacionária) do Universo, quando a partir de um objeto menor que um átomo se expandiu em 25 ordens de grandeza. No processo, o Universo deixou de ser homogêneo. Hoje observamos traços dessa heterogeneidade na forma de radiação cósmica de fundo em micro-ondas – a radiação cósmica de fundo em micro-ondas. O estudo de desvios fracos na radiação cósmica de fundo em micro-ondas pode fornecer pistas sobre os processos que ocorreram há 13,8 mil milhões de anos, nas suas fases iniciais. Foi exatamente isso que pesquisadores do Japão fizeram.

Os cientistas aplicaram a bem estudada teoria quântica de campos aos dados observados. Esta teoria nos ajuda a compreender o comportamento das partículas elementares, o que também concorda bem com as medições. A transferência da teoria quântica de campos para a cosmologia mostrou que os buracos negros primordiais (PBHs) deveriam ter tido um efeito mensurável na radiação cósmica de fundo em micro-ondas. Por si só, eles são incapazes de influenciar as ondas de micro-ondas, mas em número suficiente, os buracos negros primários deveriam, em alguns casos, ter um efeito coerente no fundo de micro-ondas – aumentar a amplitude das ondas de radiação individuais.

Se existissem muitos buracos negros primários no Universo, haveria muito mais desvios nas leituras da CMB. Então, em particular, os buracos negros primordiais poderiam ser considerados candidatos ao papel da matéria escura. Mas isso não é observado, e a teoria quântica de campos explica bem por que isso acontece. Os cientistas aguardam agora novos dados observacionais dos observatórios de ondas gravitacionais LIGO nos Estados Unidos, Virgo em Itália e KAGRA no Japão, que, entre outras coisas, estão em busca de vestígios de buracos negros primordiais. E eles têm uma boa chance de confirmar seu modelo.