Uma provável explosão de um buraco negro primordial foi detectada na borda do sistema solar, aproximando os cientistas da compreensão da matéria escura.

Um artigo recente publicado na revista Physical Review Letters explora a detecção de uma energia de neutrino recorde em 13 de fevereiro de 2023, que explica mistérios fundamentais da física moderna: a natureza da matéria escura, a existência de buracos negros primordiais e o processo de sua evaporação. Físicos demonstram que o evento KM3-230213A, com uma energia de neutrino de 220 PeV (petaelétron-volts), foi a primeira detecção da explosão de um hipotético buraco negro primordial.

Fonte da imagem: Toby Gleason-Kaiser

O mais curioso é que, poucos dias antes desta publicação, outro artigo foi publicado defendendo uma chance de 90% de descoberta de um buraco negro primordial nos próximos dez anos. Alguns cientistas anteciparam a descoberta de outros. Buracos negros primordiais, como se supunha, formaram-se no primeiro segundo após o Big Bang. Além disso, de acordo com a teoria, eles não poderiam ter existido por tempo suficiente — em particular, para sobreviver até o nosso tempo. A evaporação dos buracos negros proposta por Stephen Hawking deveria ter levado ao seu desaparecimento do Universo — tanto mais rápido quanto menor a massa desses objetos.

Outra hipótese sugere que uma parcela significativa (senão toda) da matéria escura é representada por buracos negros primordiais. No novo artigo, os cientistas demonstraram que, se pelo menos parte da matéria escura for composta por buracos negros primordiais, eles poderiam ter sobrevivido até o nosso tempo. O grito final de um buraco negro primordial antes de sua extinção — sua explosão e emissão final de radiação Hawking — é um evento altamente energético capaz de gerar um fluxo de neutrinos com energias extremamente altas. Especificamente, um desses eventos foi detectado pelo observatório subaquático europeu de neutrinos KM3NeT no Mar Mediterrâneo em 13 de fevereiro de 2023 (evento KM3-230213A). Sua energia excedeu qualquer registro anterior em várias ordens de magnitude, desafiando a ciência.

Os físicos Alexandra Klipfel e David Kaiser, do Instituto de Tecnologia de Massachusetts (MIT), demonstraram que neutrinos com energias semelhantes poderiam ter sido produzidos pela explosão de um buraco negro primordial do tamanho de um asteroide a uma distância de 2.000 unidades astronômicas (UA). Em outras palavras, isso ocorreu na nuvem de Oort — relativamente dentro do Sistema Solar, a aproximadamente 3% de um ano-luz do Sol. Os cientistas fundamentaram sua conclusão e estimaram a probabilidade de tal evento em 8% — o suficiente para justificar uma investigação mais aprofundada de sinais semelhantes para uma nova avaliação da existência de buracos negros primordiais, da radiação Hawking e das propriedades da matéria escura.

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“Acontece que existe um cenário em que tudo funciona perfeitamente, e podemos não apenas mostrar que a maior parte da matéria escura [nesse cenário] é composta por buracos negros primordiais, mas também produzir esses neutrinos de alta energia a partir de uma explosão aleatória de um buraco negro primordial próximo”, diz Klipfel. “Agora podemos tentar descobrir e confirmar isso com vários experimentos.”