Evidência de buracos negros de massa intermediária a partir de assinaturas de microlentes no Catálogo 2 do CHIME/FRB

Diante desse desafio, o efeito de microlente de rajadas rápidas de rádio (FRBs) emerge como um método limpo e poderoso para sondar a presença de IMBHs. A microlente ocorre quando a luz de uma fonte distante é defletida pela gravidade de um objeto massivo, como um buraco negro, que se alinha com a linha de visão do observador. Essa técnica oferece uma maneira de detectar objetos compactos e massivos que, de outra forma, seriam invisíveis, tornando-a ideal para a busca por IMBHs.

Neste estudo, desenvolvemos um pipeline robusto especificamente projetado para identificar FRBs microlentes. Este pipeline baseia-se na análise detalhada dos espectros dinâmicos das rajadas, buscando assinaturas características que indicam a ocorrência de microlente. Após o desenvolvimento e validação, o pipeline foi aplicado sistematicamente ao Catálogo 2 do CHIME/FRB, um vasto conjunto de dados que oferece uma rica fonte de eventos de FRBs para investigação.

A aplicação do pipeline resultou na identificação de duas assinaturas potenciais de microlente. Para esses eventos, as massas de lente inferidas foram calculadas com precisão. Os resultados indicam massas de aproximadamente $\sim[539-609]~M_{\odot}$ e $\sim[1544-2571]~M_{\odot}$, respectivamente. Essas faixas de massa são consistentes com a categoria de buracos negros de massa intermediária, fornecendo evidências intrigantes para a existência desses objetos elusivos.

Uma interpretação fascinante desses achados sugere que, se não houver estruturas intervenientes, como galáxias ou aglomerados, ao longo da linha de visão dessas duas fontes, os IMBHs identificados poderiam ser objetos isolados e ter origens primordiais. Nesse cenário, esses buracos negros primordiais (PBHs) dentro das faixas de massa inferidas poderiam constituir aproximadamente $\sim4\%$ da matéria escura do universo. Essa hipótese abre novas perspectivas para a compreensão da natureza da matéria escura e da formação dos primeiros objetos massivos no cosmos.

Por outro lado, é crucial considerar a possibilidade de que esses dois candidatos não sejam assinaturas de lentes genuínas. Se essa for a situação, os dados do Catálogo 2 do CHIME/FRB permitem estabelecer restrições importantes sobre a abundância de PBHs de massa intermediária. Especificamente, a abundância de PBHs com massas superiores a $300~M_{\odot}$ seria restrita a aproximadamente $\sim13\%$ no nível de confiança de $95\%$. Essa análise fornece limites valiosos para modelos cosmológicos que preveem a formação de PBHs.