Uma nova pesquisa mostra que a matéria escura pode ser feita de partículas, cada uma delas pesa quase tanto quanto as células humanas e tem densidade suficiente para se tornar um buraco negro em miniatura.
Enquanto a matéria escura é acreditada para ser cinco sextos de toda a matéria no universo, os cientistas ainda não sabem o que esta substância estranha é feita. Fiel ao seu nome, a matéria escura não é visível - não emite, reflete ou até bloqueia a luz. Como resultado, a matéria escura pode agora ser estudada apenas devido a seus efeitos gravitacionais na matéria comum. E sua natureza é atualmente um dos maiores segredos da ciência.
Os autores de um novo estudo científico disseram que, se a matéria escura consistir de partículas supermassivas, os astrônomos poderiam detectar seus sinais no resplendor do Big Bang.
Estudos anteriores sobre matéria escura eliminaram amplamente todos os materiais convencionais conhecidos como candidatos àqueles que compõem este material misterioso. Os efeitos gravitacionais atribuídos à matéria escura incluem os movimentos orbitais das galáxias: a massa total de matéria visível na galáxia, como estrelas e nuvens de gás, não pode explicar os movimentos da galáxia, portanto uma massa adicional invisível deve estar presente. Os cientistas ainda aderem à opinião de que essa massa ausente consiste em um novo tipo de partículas que interagem muito fracamente com a matéria comum. Essas novas partículas existirão fora do modelo padrão da física de partículas, que é a melhor descrição atual do mundo subatômico. Alguns modelos de matéria escura sugerem que esta substância cósmica consiste em partículas massivas de interação fraca, ou partículas massivas de interação fraca (WIMP), que se acredita serem cerca de 100 vezes a massa de um próton. Isso é indicado pelo co-autor do estudo, McCullen Sandora, cosmologista da University of Southern Denmark. No entanto, apesar de numerosas pesquisas, os pesquisadores não encontraram finalmente nenhuma UHF, deixando em aberto a possibilidade de que partículas de matéria escura poderiam consistir de alguma outra substância significativa.
Agora Sandora e seus colegas estão estudando o limite superior da massa de matéria escura - isto é, eles estão tentando descobrir o quão massivas as partículas individuais poderiam ser, com base no que os cientistas sabem sobre elas. Nesse novo modelo, conhecido como matéria escura de interação de Planck, cada uma das partículas que interagem fracamente pesa cerca de 1019 bilhões ou 10 bilhões de vezes mais que um próton, ou “tão pesada quanto uma partícula pode ser antes de se transformar em um buraco negro em miniatura”. “, Disse Sandora ao Space.com.
Uma partícula com 1019 massas de prótons pesa cerca de 1 micrograma. Para comparação, estudos mostram que uma célula humana típica pesa cerca de 3,5 μg.
A gênese da idéia dessas partículas supermassivas "começou com um sentimento de depressão que, ao que parece, acompanha todos os esforços para produzir ou detectar UHF e ainda assim não traz pistas encorajadoras", disse Sandora. "Ainda não podemos descartar o script UHRO". Mas todos os anos há cada vez mais suspeitas de que não podemos percebê-las. De fato, até o momento não há indícios definitivos de que existe alguma nova física fora do Modelo Padrão em qualquer escala de energia disponível, então tivemos que pensar no limite final desse cenário ”. Esta ilustração, tirada da modelagem por computador, mostra um enxame de coágulos de matéria escura ao redor da Via Láctea.
Sandora e seus colegas consideraram seu palpite um pouco mais do que curiosidade, uma vez que o caráter de massa hipotética das partículas significa que não há como qualquer colisor de partículas na Terra produzi-lo e provar (ou refutar) tal existência.
Mas agora, pesquisadores sugeriram que, se tais partículas existirem, então sinais de sua existência podem ser detectados na radiação cósmica de fundo de microondas. Este é o crepúsculo do Big Bang, que criou o universo há 13, 8 bilhões de anos atrás.
Atualmente, a visão predominante na cosmologia é que, nos momentos após o Big Bang, o Universo cresceu para proporções gigantescas. Esse enorme surto de crescimento, chamado inflação, suavizaria o cosmos, explicando por que agora ele se parece basicamente o mesmo em todas as direções.
Estudos mostram que, após o fim da inflação, a energia remanescente aqueceu o universo recém-nascido durante uma era chamada “reaquecimento”. Sandora e seus colegas sugerem que as temperaturas extremas geradas pelo reaquecimento poderiam produzir um grande número de partículas supermassivas. Isso é suficiente para explicar os efeitos gravitacionais da matéria escura que estão ocorrendo atualmente no Universo.
No entanto, para este modelo funcionar, o calor durante o reaquecimento teria que ser significativamente maior do que o que é geralmente assumido em modelos universais. Um reaquecimento mais quente, por sua vez, deixaria uma assinatura na radiação relíquia que a próxima geração de experimentos de relíquia pode detectar. “Tudo isso acontecerá nos próximos anos. Esperamos que isso aconteça na próxima década e nada mais ”, disse Sandora. Se a matéria escura consistir dessas partículas super pesadas, tal descoberta não apenas lançaria luz sobre a natureza da maior parte da matéria no Universo, mas também daria uma visão completa da natureza da inflação e de como ela começou e parou. Essas são coisas que, segundo os cientistas, ainda são muito incertas.
Por exemplo, se a matéria escura consistir dessas partículas extra-pesadas, que mostram que a inflação ocorreu com energia muito alta, isso significa que ela foi capaz de produzir não apenas flutuações de temperatura no Universo primitivo, mas também em suas espaço e tempo na forma de ondas gravitacionais ”, disse Sandora. “Segundo, isso sugere que a energia da inflação teve que se desintegrar na matéria de forma extremamente rápida, porque se levasse mais tempo, o Universo esfriava a um ponto em que não seria capaz de produzir qualquer Planck interagindo com partículas de matéria escura em geral” .
