“A detecção de buracos negros primordiais abre novas perspectivas para entender a origem do Universo, pois estes ainda hipotéticos buracos negros devem ter se formado apenas algumas pequenas frações de segundo após o Big Bang. Seu estudo é de grande interesse para pesquisas em física teórica e cosmologia, pois eles poderiam explicar notavelmente a origem da matéria escura no Universo“, disseram os membros da equipe liderada pelo Professor Fuzfa, astrofísico da Universidade de Namur (UNamur).
A ideia era combinar a experiência da UNamur no campo das antenas de ondas gravitacionais, uma ideia patenteada pelo Professor Fuzfa em 2018 e estudada por Nicolas Herman como parte de seu doutorado, com a da ULB no campo em expansão dos buracos negros primordiais, no qual o Professor Clesse é um dos atores centrais. Eles acabam de desenvolver uma aplicação deste tipo de detector a fim de observar “pequenos” buracos negros primordiais. Seus resultados acabam de ser publicados na revista Physical Review D.
“Até hoje, estes buracos negros primordiais ainda são hipotéticos, porque é difícil fazer a diferença entre um buraco negro resultante da implosão de um núcleo estelar e um buraco negro primordial. Ser capaz de observar buracos negros menores, a massa de um planeta de poucos centímetros de tamanho, faria a diferença”, diz a equipe de pesquisadores. Eles prosseguem: “Estamos oferecendo aos experimentadores um dispositivo que poderia detectá-los, capturando as ondas gravitacionais que emitem ao se fundirem e que são de freqüências muito mais altas do que as atualmente disponíveis”.
Mas qual é a técnica? Uma “antena” de onda gravitacional, composta de uma cavidade metálica específica e convenientemente imersa em um forte campo magnético externo. Quando a onda gravitacional atravessa o campo magnético, ela gera ondas eletromagnéticas na cavidade. De certa forma, a onda gravitacional faz a cavidade “assobiar” (ressoar), não com som, mas com microondas.
Este tipo de dispositivo, de apenas alguns metros de tamanho, seria suficiente para detectar fusões de pequenos buracos negros primordiais a milhões de anos-luz da Terra. Ele é muito mais compacto do que os detectores comumente usados (interferômetros LIGO, Virgo e KAGRA), que têm vários quilômetros de comprimento. O método de detecção o torna sensível a ondas gravitacionais de freqüência muito alta (na ordem de 100 MHz, em comparação com 10-1000 Hz para LIGO / Virgo / Kagra), que não são produzidas por fontes astrofísicas comuns, como fusões, estrelas de nêutrons ou buracos negros estelares.
Por outro lado, é ideal para a detecção de pequenos buracos negros, a massa de um planeta e seu tamanho vai desde uma bola pequena até uma bola de tênis. “Nossa proposta de detector combina tecnologias bem dominadas e do cotidiano, como magnetrões em fornos de microondas, ímãs MRI e antenas de rádio. Mas não desmonte seus eletrodomésticos imediatamente para começar a aventura: leia nosso artigo primeiro, depois peça seu equipamento, entenda o dispositivo e o sinal que o espera na saída”, dizem os pesquisadores, rindo.
Esta técnica patenteada está atualmente na fase de modelagem teórica avançada, mas tem todos os elementos necessários para entrar numa fase mais concreta, com a construção de um protótipo. Em qualquer caso, ela abre o caminho para a pesquisa fundamental sobre as origens do nosso Universo. Além dos buracos negros primordiais, este tipo de detector também poderia observar diretamente as ondas gravitacionais emitidas na época do Big Bang, e assim sondar a física com energias muito mais elevadas do que as alcançadas nos aceleradores de partículas.
O estudo foi publicado na revista científica Physical Review D.
