A Nuvem de Oort como Detector Gravitacional de Buracos Negros Primordiais

Os sistemas planetários podem atuar como detectores gravitacionais sensíveis para a matéria escura. Investigamos a dispersão gravitacional de objetos da nuvem de Oort por buracos negros primordiais como um componente potencial do halo de matéria escura galáctica.

Investigamos o espalhamento gravitacional de objetos da nuvem de Oort por buracos negros primordiais (PBHs) como um componente potencial do halo de matéria escura galáctica. Calculando as taxas nas quais PBH encontra objetos ejetados da nuvem de Oort ou os injeta nas órbitas que cruzam a Terra, encontramos uma escala linear $Γ\propto m_{\mathrm{PBH}}$ para $m_{\mathrm{PBH}} \gtrsim 10^{-10} M_\odot$.

Para $m_{\mathrm{PBH}} \sim 10^3 M_\odot$, PBHs constituindo toda a matéria escura local ejetariam $\sim1.3\times10^{12}$ objetos ao longo da vida do Sistema Solar, comparáveis ​​à população total da nuvem de Oort e injetariam $\sim2. Comparando essas taxas com restrições observacionais de fluxos cometários de longo período e registros de impacto terrestre, derivamos limites superiores para a fração de matéria escura PBH $f_{\mathrm{PBH}}$.

Nossas restrições mais rigorosas excluem $f_{\mathrm{PBH}}=1$ para $10^2 M_\odot \lesssim m_{\mathrm{PBH}} \lesssim 10^5 M_\odot$, com $f_{\mathrm{PBH}} \lesssim 0, 002$ em $m_{\mathrm{PBH}} = 10^3 M_\odot$. Para a janela de massa do asteroide ($10^{17}$-$10^{23}$ g), as taxas de dispersão são muito baixas para produzir efeitos observáveis.

Estas restrições baseadas no Sistema Solar complementam as sondas astrofísicas existentes e demonstram que os sistemas planetários podem servir como detectores gravitacionais sensíveis para matéria escura compacta. Tanto indivíduos como organizações que trabalham com arXivLabs abraçaram e aceitaram nossos valores de abertura, comunidade, excelência e privacidade dos dados do usuário.

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