I buchi neri delle dimensioni di un atomo di idrogeno potrebbero sfrecciare attraverso il sistema solare inosservati. Ma i loro giorni di furtività potrebbero essere contati.
Due team di ricercatori propongono metodi per cercare questi minuscoli oggetti ipotetici, che avrebbero la massa di un asteroide. Poiché si sarebbero formati nell’infanzia dell’universo, sono noti come buchi neri primordiali.
Se esistono, i buchi neri primordiali in questo intervallo di massa potrebbero spiegare parte o tutta la materia oscura dell’universo (SN: 8/7/16). Questa sconosciuta fonte invisibile di massa esercita un’influenza gravitazionale sulle galassie e, in modo sconcertante, sembra superare la materia normale di circa 6 a 1. Ricerche approfondite di particelle subatomiche che potrebbero spiegare la materia oscura sono andate a vuoto, ponendo nuova attenzione sui buchi neri primordiali (SN: 26/8/24).
I buchi neri si formano tipicamente quando una stella morente collassa, risultando in un buco nero con almeno diverse volte la massa del Sole. Alcuni scienziati pensano che i buchi neri più piccoli potrebbero essersi formati nell’universo primordiale, forse a causa di fluttuazioni quantistiche che hanno causato il collasso diretto di porzioni di spazio.
Quando un buco nero così primordiale passa vicino a un pianeta, potrebbe produrre effetti evidenti nonostante le sue piccole dimensioni, riferiscono i ricercatori il 17 settembre su Physical Review D. “L’attrazione gravitazionale incredibilmente forte di questo buco nero primordiale avrà l’effetto di far oscillare Marte nella sua orbita attorno al Sole”, afferma la cosmologa Sarah Geller, membro della National Science Foundation presso l’Università della California, Santa Cruz. In futuro, Geller e colleghi hanno in programma di collaborare con ricercatori esperti nel fare simulazioni dettagliate del sistema solare per scavare tra i dati alla ricerca di oscillazioni.
Allo stesso modo, un sorvolo primordiale di un buco nero potrebbe mettere in difficoltà i satelliti GPS e reti satellitari simili, come riportato il cosmologo Sébastien Clesse e colleghi il 16 settembre sulla stessa rivista. Se un buco nero primordiale con la massa di un asteroide ronzasse sulla Terra entro migliaia o centinaia di migliaia di chilometri, i satelliti potrebbero cambiare altitudine di una quantità piccola ma rilevabile. “È molto eccitante sapere che abbiamo alcune sonde che potrebbero essere utilizzate per rilevare davvero i buchi neri nel sistema solare”, afferma Clesse, dell’Université Libre de Bruxelles in Belgio.
I buchi neri primordiali di massa asteroidale potrebbero sfrecciare attraverso il sistema solare interno solo una volta ogni dieci anni. Fortunatamente, gli scienziati hanno decenni di dati sulle traiettorie dei satelliti. Lo stesso vale per l’orbita di Marte, grazie ai rover e ai satelliti in tutto il pianeta.
Rispetto alla tecnica dell’oscillazione planetaria, la ricerca satellitare sarebbe sensibile ai buchi neri primordiali di massa più piccola. “È molto complimentoso”, dice l’astrofisico e metrologo Bruno Bertrand dell’Osservatorio Reale del Belgio a Uccle, coautore dell’articolo satellitare.
Gli asteroidi comuni potrebbero imitare la firma dei buchi neri primordiali. Ma i buchi neri avrebbero una velocità di circa 200 chilometri al secondo e proverrebbero dall’esterno del sistema solare. Questo è raro per le rocce spaziali (SN: 9/12/19). “Non abbiamo mai visto un oggetto passare attraverso il sistema solare che avrebbe le caratteristiche che assoceremmo al transito di un buco nero”, afferma il fisico Ben Lehmann del MIT, coautore dell’articolo sul metodo planetario. Per concludere il caso, però, idealmente gli scienziati dovrebbero rilevare un’oscillazione in tempo reale e verificare la presenza di eventuali rocce spaziali che potrebbero spiegarla.
Dovrebbero essere presi in considerazione anche altri effetti che potrebbero modificare le orbite planetarie, come il vento solare di particelle cariche che fuoriesce dal sole, dice l’astrofisico Andreas Burkert della Ludwig-Maximilians-Universität München in Germania, che non è stato coinvolto nei due studi. E la tecnica satellitare potrebbe essere particolarmente impegnativa, dice, sostenendo che un buco nero primordiale che passa abbastanza vicino alla Terra da essere rilevato potrebbe essere un evento estremamente raro. Quindi, al momento, Burkert dice: “Non credo che sia realistico”. Ma “sono ottimista sul fatto che potrebbe essere possibile a un certo punto”.
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Una versione di questo articolo è apparsa nel numero del 19 ottobre 2024 di Science News.
Citazioni
T.X. Tran et al. Incontri ravvicinati di tipo primordiale: una nuova osservabilità per i buchi neri primordiali come materia oscura. Revisione fisica D. Vol. 110, 17 settembre 2024, 063533. doi: 10.1103/PhysRevD.110.063533.
M. Cuadrat-Grzybowski et al. Sondare i buchi neri primordiali e gli ammassi di materia oscura nel sistema solare con gravimetri e reti GNSS. Revisione fisica D. Vol. 110, 16 settembre 2024, 063029. doi: 10.1103/PhysRevD.110.063029.