Pesquisadores desenvolveram um protocolo inspirado na física quântica para medir as massas de pequenos objetos cósmicos que dobram sutilmente a luz por microlentes. Essa abordagem aproveita as propriedades quânticas dos fótons para extrair informações precisas de sinais fracos. Ela poderia detectar entidades evasivas como planetas errantes e buracos negros isolados sem precisar de telescópios gigantes.
A luz de estrelas distantes nem sempre viaja em linhas retas; objetos massivos podem curvá-la, criando efeitos de lentes gravitacionais. Embora o lentes dramático de pesos pesados como buracos negros seja detectável, o "microlentes" mais sutil de massas menores representa desafios para métodos tradicionais. Zhenning Liu da University of Maryland e seus colegas propõem um protocolo que considera a natureza quântica da luz para superar isso.
Eventos de microlentes são identificáveis porque a luz fica temporariamente mais brilhante, indicando um objeto intermediário. No entanto, inferir a massa do objeto a partir de dados de telescópios convencionais é difícil para corpos pequenos, como planetas errantes ou buracos negros isolados. Liu explica: "Pesquisadores podem saber quando um evento de microlentes ocorre, porque a luz fica mais brilhante. Isso permite que saibam que há um objeto entre nós e a fonte da luz, mas se esse objeto não for enorme, eles não podem inferir sua massa a partir das propriedades da luz que os telescópios já medem."
A inovação reside nos fótons, as partículas quânticas da luz. Quando um fóton encontra um objeto de lentes, ele pode tomar múltiplos caminhos com tempos de viagem diferentes, alterando suas propriedades quânticas. Como ondas se dividindo ao redor de uma rocha, os fótons exploram efetivamente ambas as rotas simultaneamente. O algoritmo da equipe extrai o atraso de tempo entre esses caminhos, que se relaciona diretamente com a massa do objeto.
Essa abordagem quântica requer poucos fótons, tornando-a viável com detectores existentes e computadores convencionais, sem um computador quântico completo. A análise matemática mostra que ela funciona bem para estrelas no bulbo galáctico da Via Láctea, onde estudos anteriores de lentes encontraram objetos escuros. A implementação poderia ser testada em poucos anos.
Daniel Oi da University of Strathclyde elogia o método: ele oferece "uma melhoria exponencial na capacidade de extrair informações de atraso de tempo da luz," chamando-o de "santo graal da tecnologia quântica." Ferramentas quânticas se adequam a sinais astronômicos fracos, pois abordam limites fundamentais de medição na física.
O protocolo, detalhado em um artigo recente do arXiv (DOI: 10.48550/arXiv.2510.07898), promete revelar objetos cósmicos invisíveis a outras observações, aprimorando nossa compreensão das massas ocultas do universo.