Na astrofísica, eventos extremos podem exigir interpretações extremas. Às vezes, isso significa pesar todas as opções possíveis sobre o que algo poderia ter sido – ou o que poderia explicar.
Em 2023, um detector enterrado no Mar Mediterrâneo detectou um sinal de neutrinos incrivelmente poderoso – dezenas de milhares de vezes mais energético do que qualquer coisa produzida pelos aceleradores de partículas mais poderosos da humanidade. Mas o sinal levantou mais questões do que respostas, especialmente no que diz respeito às suas origens. Agora, uma equipa oferece uma solução ambiciosa: a explosão de buracos negros primordiais que libertam electrões escuros.
UM Cartas de revisão física O artigo sobre a proposta, com publicação prevista para 10 de fevereiro, está atualmente disponível como pré-impressão em arXiv.
“Neste momento, ninguém sabe o que realmente causou este neutrino – a nossa proposta é uma possibilidade,” Andrea Thammdisse o autor sênior do estudo e físico de partículas da Universidade de Massachusetts Amherst ao Gizmodo. “Com o tempo, poderemos observar partículas mais altamente energéticas – ou não – e isso informará se a nossa proposta está correta.”
A mais poderosa “partícula fantasma”
Trilhões de neutrinos – partículas quase sem massa e com carga neutra – passam por nós a cada segundo, mas só reconhecemos sua existência quando essas chamadas “partículas fantasmas” se chocam contra os muitos detectores gigantes de neutrinos na Terra.
Em fevereiro de 2023, um neutrino de origem indefinida entrou na faixa de detecção da instalação europeia de neutrinos KM3NeT, localizada ao largo da costa de Malta, no Mediterrâneo. O nível de energia da minúscula partícula period insondavelmente grande – cerca de 30 mil vezes maior do que qualquer partícula produzida pelo Grande Colisor de Hádrons do CERN, o acelerador mais poderoso do mundo.
“Não se esperava que um neutrino de tão alta energia fosse visto e não havia fontes astrofísicas conhecidas”, observou Thamm.
Na verdade, o sinal period um enigma para os físicos por vários motivos. Por um lado, o neutrino só apareceu no KM3NeT, mas não em experimentos como o IceCube. Na verdade, o detector com capacidade semelhante “não só não registrou o evento [but] nunca tinha cronometrado nada com nem um centésimo de sua potência”, explicaram os pesquisadores em um declaração.
Para ver o invisível, tente o impossível
Thamm e os seus colegas acreditam que a resposta pode estar nas características peculiares dos buracos negros primordiais – buracos negros hipotéticos nascidos do Huge Bang, em oposição a uma estrela moribunda. Os astrônomos ainda não detectaram nenhum, embora suspeitem que tais buracos negros antigos seriam “peso pena”entidades com massas semelhantes às da Terra.
“Como Stephen Hawking apontou na década de 1970, os buracos negros irradiam [a phenomenon referred to as Hawking radiation] e, assim, perder massa”, explicou Thamm ao Gizmodo. A massa de um buraco negro é inversamente proporcional à sua temperatura, então buracos negros primordiais mais leves aqueceriam e irradiariam ainda mais e perderiam massa mais rapidamente do que os buracos negros padrão, acrescentou ela.
Mas a nova pesquisa não está interessada em qualquer buraco negro primordial. Em vez disso, considera a viabilidade de um “buraco negro primordial quase extremo”. De acordo com o artigo, este tipo especial de buraco negro tem a sua radiação Hawking suprimida pela massa invisível de “elétrons escuros”, uma contraparte muito mais pesada – embora hipotética – dos elétrons regulares.
Eventualmente, porém, o campo eléctrico escuro em torno do buraco negro torna-se tão poderoso que até os electrões escuros mais pesados começam a vazar do buraco negro. Quando isso acontece, o buraco negro perde sua carga (escura) muito rapidamente, levando a uma enorme explosão que dura apenas alguns segundos, explicou Thamm ao Gizmodo.
O que isto significa é que a explosão emite neutrinos apenas dentro de uma faixa específica de níveis de energia. E se isso coincidisse com os níveis de energia normalmente capturados pelo IceCube, poderia explicar por que o sinal de 2023 só apareceu nos radares do KM3NeT, explicou o jornal.
A verdade permanece no escuro
O modelo abriga um conjunto interessante de ideias, mas reconhecidamente se baseia em muitas suposições hipotéticas. Como observa Thamm, esta é apenas uma das muitas explicações concorrentes para a origem do neutrino ultrapoderoso. Num futuro próximo, os físicos compararão notas para chegar a uma conclusão aceitável.
“Embora estejamos muito entusiasmados com a física do nosso artigo, isso não significa que seja definitivamente a explicação correta da origem do neutrino”, disse ela. “Mais análises teóricas e dados experimentais serão necessários para dizer qual deles está correto.”
