Ao contrário dos buracos negros estelares, que nascem do colapso de estrelas massivas, os buracos negros primordiais teriam se formado por flutuações de densidade no Universo primordial. Sua existência permanece não confirmada, mas atraem atenção como possíveis candidatos para a matéria escura.
A equipe de Daniel Paraizo, do Eberly College of Science, estudou sua evolução levando em conta a radiação de Hawking, esse processo que faz os buracos negros perderem massa sob a forma de evaporação. Quanto menor o buraco negro, mais rápido ele evapora.
Cálculos matemáticos mostram que um buraco negro primordial com massa inicial de cerca de um bilhão de toneladas levaria um bilhão de anos para atingir a massa de Planck, aproximadamente 20 microgramas. Nesse estágio, estudos anteriores previam uma evaporação rápida em um segundo. Mas os novos resultados indicam que esses 20 microgramas se tornam praticamente estáveis e que o buraco negro se comporta então como um buraco branco. Essa mudança de comportamento é uma surpresa: o horizonte de eventos, a fronteira que prende a luz, desaparece progressivamente.
Buracos negros primordiais poderiam, portanto, subsistir hoje sob a forma de buracos brancos.
Os buracos brancos são exatamente o oposto dos buracos negros: em vez de atrair, eles repelem indefinidamente matéria e radiação. Essa transição para um objeto com propriedades de buraco branco abre novas perspectivas para compreender o destino dos buracos negros primordiais. No entanto, para prever seu destino final, seria necessária uma teoria da gravidade quântica, que unifique a relatividade geral e a mecânica quântica. Essa "teoria do tudo" ainda está por ser descoberta, apesar de décadas de pesquisa.
O estudo deles, disponível no arXiv, acrescenta uma nova peça ao edifício da física teórica.
A radiação de Hawking
Proposta por Stephen Hawking em 1974, essa radiação teórica é uma emissão de partículas devido a efeitos quânticos perto do horizonte de um buraco negro. Ela provoca uma lenta perda de massa até a evaporação completa.
Quanto menor o buraco negro, mais ele irradia. Para buracos negros estelares, esse processo é extremamente lento, mas buracos negros primordiais muito mais leves poderiam evaporar em alguns bilhões de anos.
A massa de Planck
A massa de Planck (cerca de 20 microgramas) é uma unidade fundamental na física onde os efeitos quânticos e gravitacionais se tornam igualmente importantes. Ela representa o limite superior de massa para uma partícula elementar: além disso, qualquer objeto colapsaria em um buraco negro microscópico.
Em nosso dia a dia, 20 microgramas equivalem à massa de um cílio humano ou de um ovo de pulga. É nessa escala que os buracos negros primordiais poderiam se estabilizar em buracos brancos.