Inusitado lampejo cósmico pode ser buraco negro primordial piscando para a Terra

Em 2019, astrônomos captaram um lampejo estelar inusitado que durou cerca de uma hora e permaneceu sem explicação desde então. Agora, uma nova análise sugere que o fenômeno pode ter sido causado por um dos objetos mais esquivos do Universo: um minúsculo buraco negro primordial.

O brilho da estrela distante, localizada na Grande Nuvem de Magalhães, aumentou suavemente antes de retornar ao normal, sem corresponder a nenhum fenômeno estelar conhecido. A duração foi longa demais para uma erupção estelar, curta demais para uma supernova e suave demais para variabilidades comuns.

Conforme detalhado em uma reportagem do ScienceAlert, o evento, registrado pela Dark Energy Camera (DECam) em 18 de dezembro de 2019, ocorreu durante uma campanha de cinco noites da pesquisa AMPM (Asteroid-Mass Primordial black hole Microlensing). A câmera vasculhava a Grande Nuvem de Magalhães, a cerca de 163 mil anos-luz da Terra, quando captou o súbito aumento de luminosidade de uma estrela cujas vizinhas permaneciam inalteradas.

A astrônoma Renee Key, da Universidade de Tecnologia de Swinburne na Austrália, liderou a equipe que batizou a candidata a buraco negro de ‘Phoebe’ e publicou o estudo no repositório arXiv. Segundo os cálculos, nenhuma outra explicação se encaixa tão bem nas estatísticas do evento, apontando para um objeto com a massa de aproximadamente três Luas da Terra.

Um buraco negro com essa massa teria um horizonte de eventos do tamanho do ponto final desta frase, algo impensável para os buracos negros convencionais. Esses gigantes cósmicos costumam se formar a partir do colapso de estrelas massivas, gerando objetos com massas equivalentes a algumas ou bilhões de vezes a do Sol.

Logo após o Big Bang, porém, flutuações quânticas no espaço-tempo podem ter criado regiões de densidade extrema que colapsaram diretamente em buracos negros minúsculos. Esses buracos negros primordiais, cuja existência permanece teórica, teriam massas que vão desde a de um asteroide até a de planetas, mas seriam incrivelmente difíceis de detectar.

Um buraco negro primordial com a massa da Terra, por exemplo, mediria apenas 1,8 centímetros de diâmetro e sua radiação de acreção seria imperceptível da Terra. No entanto, mesmo com dimensões ínfimas, sua gravidade extrema curvaria o espaço-tempo ao redor, agindo como uma lente cósmica poderosa.

Quando um objeto massivo passa entre a Terra e uma estrela distante, ele amplifica a luz de fundo por um breve período, fenômeno conhecido como microlente gravitacional. O lampejo de 60 minutos registrado pela DECam se encaixa perfeitamente nesse padrão, mas os astrônomos precisavam descartar outras causas antes de considerar Phoebe um buraco negro.

A equipe de Key eliminou falhas instrumentais, erupções estelares, contaminações de outras estrelas e flutuações intrínsecas da luminosidade. Em seguida, modelou três cenários de lente: um exoplaneta errante na Via Láctea, um exoplaneta errante na Grande Nuvem de Magalhães e um buraco negro primordial no halo de matéria escura da Via Láctea.

Os resultados mostraram que o objeto causador, Phoebe, é cinco ordens de grandeza mais provável de pertencer ao halo de matéria escura galáctico do que a populações estelares conhecidas. A explicação preferida é a de um buraco negro primordial com três massas lunares, localizado a aproximadamente 59,6 mil anos-luz da Terra.

Isso não descarta totalmente a hipótese do exoplaneta errante, especialmente porque esses mundos são observacionalmente mais abundantes. Contudo, no halo pouco povoado da Via Láctea, um buraco negro primordial é estatisticamente muito mais provável do que um planeta vagante, que tende a habitar regiões repletas de estrelas.

A descoberta chega em meio a um acalorado debate científico. Em fevereiro deste ano, astrônomos dos Estados Unidos e do Japão analisaram dados do Telescópio Subaru e identificaram 12 candidatos a microlente na direção de Andrômeda que poderiam ser buracos negros primordiais.

Pouco depois, uma equipe da Universidade de Varsóvia, na Polônia, reanalisou os mesmos dados e publicou uma refutação em março, atribuindo todos os eventos a estrelas comuns já conhecidas. Key e seus colegas afirmam que o achado de Phoebe fortalece a interpretação original do Subaru, alinhando-se com a existência de buracos negros primordiais.

O impasse só será resolvido com telescópios mais sensíveis e programas de observação de alta cadência. A equipe australiana defende que os futuros levantamentos do Telescópio Espacial Romano, da NASA, e do Observatório Vera C. Rubin adotem observações contínuas e focadas para aumentar a sensibilidade a lentes de baixíssima massa.

Phoebe sugere uma população de objetos compactos de massa lunar associada à distribuição de matéria escura da Via Láctea, o que abriria uma janela inédita para a física da inflação cósmica. Se confirmada, a existência desses buracos negros primordiais revolucionaria nossa compreensão sobre a composição do lado escuro do Universo e sobre os instantes iniciais após o Big Bang.