Pesquisadores da Universidade de Massachusetts em Amherst sugerem que um neutrino detectado na Terra em 2023, com energia cerca de 100 mil vezes superior aos prótons acelerados no Grande Colisor de Hádrons (LHC), pode ter se originado da explosão final de um buraco negro primordial.

Origens da partícula “impossível”

O neutrino de energia extrema foi captado pelo observatório KM3NeT, instalado no fundo do Mar Mediterrâneo, que reúne sensores projetados para registrar sinais raros dessas partículas quase invisíveis. Sua energia ultrapassa em muito qualquer fenômeno cósmico conhecido, como supernovas, colisões de galáxias ou jatos emitidos por buracos negros formados a partir do colapso de estrelas.

Explosão final de buracos negros primordiais

Segundo o estudo aceito pela revista Physical Review Letters, a origem estaria em buracos negros primordiais formados nos instantes iniciais após o Big Bang. Nessas condições, eles seriam muito menores — com massa comparável à de planetas ou grandes asteroides — e se aqueceriam rapidamente ao emitir radiação térmica prevista pela teoria de Stephen Hawking.

À medida que um buraco negro primordial perde massa por radiação Hawking, sua temperatura aumenta e a emissão de partículas se intensifica até culminar em uma explosão final. “Quanto mais leve é o buraco negro, mais quente ele se torna e mais partículas emite”, explica Andrea Thamm, professora de física na UMass Amherst e coautora do estudo.

Detecção, desafios e conexão com matéria escura

Embora o KM3NeT tenha registrado o neutrino de energia sem precedentes, o detector IceCube, no Polo Sul, não observou evento equivalente, mesmo com sensibilidade similar. Para explicar essa discrepância, os cientistas propõem que alguns buracos negros primordiais carreguem uma carga associada a uma força escura, análoga ao eletromagnetismo, mas que não interage com o universo comum.

Imagem: Imagem gerada por IA/Gemini

Esse modelo envolve uma partícula hipotética chamada “elétron escuro”, mais pesada que o elétron tradicional. A presença dessa carga escura influenciaria tanto o processo de evaporação do buraco negro quanto o tipo e a quantidade de partículas emitidas na explosão, justificando por que somente certos observatórios detectariam o fenômeno.

Além de reforçar a existência de buracos negros primordiais, essa hipótese pode oferecer pistas sobre a matéria escura, componente invisível que domina a massa do universo e é fundamental para a formação de galáxias. Se corroborada, a ideia indicaria uma população significativa desses objetos teóricos, capazes de explicar parte da matéria escura ainda não compreendida.

Com informações de Olhardigital