Um dos maiores desafios da ciência é decifrar a matéria escura que, embora invisível e desconhecida, está presente em todo o universo. Na verdade, de acordo com os modelos cosmológicos mais aceitos, ele representa cerca de 23% da densidade do universo. Mas como é formado? Em um artigo publicado este mês na revista Physical Review Letters, uma equipe de cientistas sugere um novo mecanismo que poderia explicar a formação da matéria escura, e a chave pode estar no início do universo.
Embora a matéria escura não possa ser vista diretamente, há fortes evidências de sua existência, por exemplo, graças às medições da radiação cósmica primordial. Esta matéria não interage com a matéria comum de outra forma que não seja pela gravidade, então os pesquisadores podem encontrar algumas pistas por meio dos fenômenos gravitacionais.
Por exemplo, em uma galáxia, estrelas e toda a matéria comum orbitam ao redor do centro galáctico, onde provavelmente existe buraco negro supermassivo. Ao estudar os movimentos das estrelas e do gás, os astrônomos podem saber quanta matéria existe na galáxia, mas o que eles notaram é que essa velocidade é muito maior do que o esperado, dada a matéria luminosa neles. Apenas a existência de matéria escura explica esse fenômeno.
Teóricos suspeitam que a matéria escura consiste em partículas invisíveis que não refletem ou absorvem luz – e, portanto, não emitem sinais em nenhuma faixa do espectro eletromagnético, como infravermelho, raios-X ou estações de rádio – mas são capazes de praticar a gravidade. Ele é um dos candidatos axion, a partícula hipotética estudada e talvez seja um componente desta matéria escura fria (MEF). O segundo candidato é WIMP (partícula massiva com interação fraca).
Cientistas de todo o mundo estão conduzindo experimentos para tentar detectar essas partículas ou pelo menos obter evidências de que elas existem. “Sabemos que há matéria escura lá fora, mas não sabemos muito mais do que isso”, disse o Dr. Michael Baker, pesquisador de pós-doutorado na Escola de Física da Universidade de Melbourne e principal autor do novo artigo. “Se for uma nova partícula, então há uma boa chance de podermos realmente detectá-la no laboratório”, diz ele.
Se detectada, a partícula pode ser estudada e os cientistas avaliarão sua massa e formas de interação. Pode parecer estranho fazer experimentos para tentar encontrar uma partícula que nem sabemos se existe ou não, mas essa pesquisa é a chave para entender melhor os mecanismos físicos do universo, como as forças gravitacionais que organizam e retêm galáxias que vemos hoje.
A equipe de Baker é dedicada a esta tarefa e descreve no artigo como a expansão das bolhas no início do universo pode ajudar a entender a matéria escura. “Nosso mecanismo proposto sugere que a abundância de matéria escura pode ter sido determinada na transição de fase cosmológica”, explicou o Dr. Baker, referindo-se aos estágios evolutivos do universo logo após o Big Bang.
No início do universo, houve uma série de transições entre uma fase e outra, cada uma das quais transformou o cosmos de forma radical à medida que o universo se expandia rapidamente. Segundo a equipe, essas transições “podem ser semelhantes às bolhas de gás que se formam na água fervente”, um exemplo é Baker. “Mostramos que é natural esperar que partículas de matéria escura entrem nessas bolhas com muita força, o que dá uma nova explicação para a quantidade de matéria escura observada no espaço.”
Com essa dificuldade de entrar em bolhas que se expandem, a maioria das partículas de matéria escura é refletida e rapidamente destruída. As bolhas derretem quando a transição de fase é concluída e apenas as partículas de matéria escura que entraram com sucesso nas bolhas serão capazes de formar a matéria escura “observada” hoje. De acordo com a equipe de Baker, esse seria o mecanismo que criou a misteriosa história.
A pesquisa pode ainda não revelar a partícula que compõe a matéria escura, mas aponta para um caminho a ser procurado e fornece estratégias experimentais para a busca de matéria escura. E não só isso, mas também oferece maneiras de pesquisar matéria escura para massas mais pesadas do que qualquer substância criada, por exemplo, pelo WIMP. Isso ocorre porque a proposta do artigo funciona para partículas muito mais pesadas do que a maioria dos outros candidatos, como o WIMP.
Fonte: Sci-news
Gostou deste artigo?
Assine o e-mail no Canaltech para receber as últimas notícias do mundo da tecnologia diariamente.