Físico da NASA tem o melhor candidato para a matéria escura

A matéria escura parece exercer uma força gravitacional, mas não emite qualquer forma de luz ou radiação que os cientistas possam detectar. Logo, é como se o universo estivesse sendo assombrado pelo fantasma mais bem sucedido da história: podemos sentir a sua presença, mas não temos nenhuma maneira de flagrá-lo no ato. Agora, um astrofísico da NASA diz que pode ser capaz de explicar por que nossos modelos atuais do universo requerem a existência de algo como a matéria escura, mas mesmo assim não conseguimos encontrá-la: é porque a matéria escura pode consistir de buracos negros que apareceram dentro de uma fração de segundo após o Big Bang.

NÃO É ISSO, ENTÃO O QUE É ?

É aquela história: o universo está cheio de matéria escura, mas só o que podemos ver é a matéria normal, a que compõe os planetas, as estrelas e nós. Agora, para explicar esse fenômeno, Alexander Kashlinsky do Goddard Space Flight Center da NASA sugere que a existência dos chamados “buracos negros primordiais” pode ter distorcido a distribuição de massa no início do universo. Isso é algo que temos tentado explicar através da existência de partículas hipotéticas de alta massa, como a partícula massiva que interage fracamente (mais conhecida por sua sigla em inglês WIMP) e o axion por décadas. Infelizmente, experimentos como o Espectrômetro Magnético Alfa da NASA e as missões do Telescópio Espacial Fermi não conseguiram reunir evidências de que essas partículas existam realmente. Logo, os fracassos aumentaram o interesse dos cientistas em outros possíveis candidatos para explicar a matéria escura.

PRIMEIRAS FONTES DE LUZ DO UNIVERSO

Em 2005, Kashlinsky e sua equipe usaram o Telescópio Espacial Spitzer da NASA para fotografar a luz infravermelha de fundo em uma determinada região do espaço – conhecida como “fundo infravermelho cósmico”, ou sua sigla em inglês CIB. Este brilho pode ser a luz agregada das primeiras fontes que iluminaram o universo, mais de 13 bilhões de anos atrás. Mas o que exatamente eram essas primeiras fontes?  Em 2013, outro estudo comparou o brilho do fundo de raios-X cósmicos (CXB) detectado pelo Observatório de Raios-X Chandra, da NASA, com o CIB na mesma região do espaço. Devido aos tipos de emissões detectados, os pesquisadores creem que essas primeiras fontes de luz não podem ter sido as primeiras estrelas do universo, o que deixou apenas uma explicação.

BURACOS NEGROS PRIMORDIAIS

“O brilho irregular de raios-X de baixa energia no CXB combinava com o brilho do CIB muito bem. O único objeto que sabemos que pode ser suficientemente luminoso em toda esta vasta gama de energia é um buraco negro”, disse Kashlinsky. Em setembro de 2015, cientistas detectaram a primeira evidência direta de ondas gravitacionais. Além disso, assumindo que o evento foi interpretado corretamente, ele também marcou a primeira detecção direta de buracos negros. Como tal, ofereceu aos cientistas informações sobre as massas destes objetos, que tinham 29 a 36 vezes a massa do sol, com margem de erro de quatro massas solares.  Esse detalhe é significativo, porque Kashlinsky acaba de publicar um novo estudo que confirma que essas massas são consistentes com as massas estimadas dos buracos negros primordiais. Com isto em mente, os cientistas agora analisam o que poderia ter acontecido no início do universo, se uma população de buracos negros primordiais semelhantes aos detectados em setembro passado desempenhasse o papel de matéria escura.

MINI HALOS E AS PRIMEIRAS ESTRELAS

Kashlinsky explica que, nos primeiros 500 milhões de anos de vida útil do universo, a matéria normal – ou “visível” – teria sido demasiado quente para fundir-se com as primeiras estrelas. A matéria escura não parece reagir ao calor extremo, o que significa que poderia ter entrado em colapso em aglomerados chamados “mini halos”. A força gravitacional desses halos permitiu que a matéria normal acumulasse. Gás quente pode ter se colapsado em mini halos, resultando em “bolsões” de gás densos o suficiente para mais tarde colapsarem em estrelas. Se os buracos negros desempenharam o papel de matéria escura no começo do universo, este processo ocorreu mais rápido, e facilmente produziu o CIB detectado em dados do Spitzer, mesmo que apenas uma pequena fração dos mini halos tenha conseguido produzir estrelas.

“Este estudo é um esforço para reunir um amplo conjunto de ideias e observações para testar quão bem elas se encaixam, e o encaixe é surpreendentemente bom”, afirma Kashlinsky. “Se isso estiver correto, então todas as galáxias, incluindo a nossa, estão embutidas dentro de uma vasta esfera de buracos negros cada um com cerca de 30 vezes a massa do sol. Só futuras experiências podem fortalecer ou refutar essa hipótese, mas talvez seja hora de adicionar os buracos negros primordiais à lista de candidatos promissores a matéria escura.

Fonte: Hypescience.com

[ScienceAlert]