As 11 maiores perguntas não respondidas sobre Matéria Escura

Web da matéria escura 

Nos anos 1930, um astrônomo suíço chamado Fritz Zwicky notou que as galáxias em um aglomerado distante estavam orbitando umas às outras muito mais rápido do que deveriam ter a quantidade de massa visível que tinham. Ele propôs que uma substância invisível, que ele chamou de matéria escura, poderia estar puxando gravitacionalmente nessas galáxias.  Desde então, os pesquisadores confirmaram que esse material misterioso pode ser encontrado em todo o cosmos, e que é seis vezes mais abundante do que a matéria normal que compõe coisas comuns como estrelas e pessoas. No entanto, apesar de verem a matéria escura por todo o universo, os cientistas ainda estão na maior parte do tempo pensando nisso. Aqui estão as 11 maiores perguntas não respondidas sobre a matéria escura. 

O que é matéria escura? 

Primeiro, e talvez o mais intrigante, os pesquisadores continuam incertos sobre o que exatamente é a matéria escura. Originalmente, alguns cientistas conjecturaram que a massa perdida no universo era composta de pequenas estrelas fracas e buracos negros, embora observações detalhadas não tenham revelado objetos tão suficientes para explicar a influência da matéria escura, como o físico Don Lincoln, do Departamento de O Fermilab da Energy escreveu anteriormente para a Live Science . O atual candidato ao manto da matéria escura é uma partícula hipotética chamada WIMP, que se comportaria como um nêutron, exceto entre 10 e 100 vezes mais pesado que um próton, como escreveu Lincoln. No entanto, essa conjectura só levou a mais perguntas - por exemplo ... 

Podemos detectar a matéria escura? 

Se a matéria escura é feita a partir de WIMPs, eles devem estar ao nosso redor, invisíveis e dificilmente detectáveis. Então, por que não encontramos ainda? Embora eles não interajam muito com a matéria comum, há sempre uma pequena chance de que uma partícula de matéria escura possa atingir uma partícula normal, como um próton ou um elétron, enquanto viaja pelo espaço. Assim, os pesquisadores construíram experimento após experimento para estudar um grande número de partículas comuns no subsolo, onde são protegidas da radiação interferente que poderia imitar uma colisão de partículas de matéria escura. O problema? Após décadas de busca, nenhum desses detectores fez uma descoberta confiável. No início deste ano, o experimento chinês PandaX relatou a última detecção do WIMP. Parece provável que as partículas de matéria escura sejam muito menores que as WIMPs,disse Live Science na época . 

A matéria escura consiste em mais de uma partícula? 

A matéria comum é composta de partículas cotidianas como prótons e elétrons, assim como todo um zoológico de partículas mais exóticas, como neutrinos, múons e píons. Então, alguns pesquisadores se perguntaram se a matéria escura, que representa 85% da matéria no universo, também pode ser tão complicada quanto. "Não há nenhuma boa razão para supor que toda a matéria escura no universo é construída a partir de um tipo de partícula", disse o físico Andrey Katz, da Universidade de Harvard, à Space.com, site irmão da Live Science . Os prótons escuros poderiam combinar com elétrons escuros para formar átomos escuros, produzindo configurações tão diversas e interessantes quanto as encontradas no mundo visível, disse Katz. Embora tais propostas tenham sido cada vez mais imaginadas em laboratórios de física, descobrir um meio de confirmá-los ou negá-los até agora iludiu os cientistas. 

Forças escuras existem? 

Juntamente com partículas adicionais de matéria escura, existe a possibilidade de que a matéria escura experimente forças análogas àquelas sentidas pela matéria regular. Alguns pesquisadores procuraram "fótons escuros", que seriam como os fótons trocados entre partículas normais que dão origem à força eletromagnética, exceto pelo fato de que seriam apenas sentidos por partículas de matéria escura. Físicos na Itália estão se preparando para esmagar um feixe de elétrons e suas antipartículas, conhecidas como pósitrons, em um diamante, como publicado anteriormente pela Live Science . Se os fótons escuros  existem, os pares elétron-pósitron poderiam aniquilar e produzir uma das estranhas partículas de força, potencialmente abrindo um novo setor do universo. 

A matéria escura poderia ser feita de axions? 

À medida que os físicos perdem amor com os WIMPs, outras partículas de matéria escura estão começando a ganhar popularidade. Uma das principais substituições é uma partícula hipotética, conhecida como um axion, que seria extremamente leve, talvez tão pouco quanto 10 elevado à 31ª potência, menos massiva que um próton. Axions agora estão sendo pesquisados ​​em alguns experimentos. Simulações recentes de computadores levantaram a possibilidade de que esses eixos pudessem formar objetos semelhantes a estrelas, o que poderia produzir radiação detectável que seria bastante similar a fenômenos misteriosos conhecidos como rajadas de rádio rápido, como publicado anteriormente pela Live Science . 

Quais são as propriedades da matéria escura? 

Os astrônomos descobriram a matéria escura através de suas interações gravitacionais com a matéria comum, sugerindo que esta é sua principal maneira de tornar sua presença conhecida no universo. Mas, ao tentar entender a verdadeira natureza da matéria escura, os pesquisadores têm notavelmente pouco para continuar. De acordo com algumas teorias, partículas de matéria escura devem ser suas próprias antipartículas, o que significa que duas partículas de matéria escura se aniquilariam umas com as outras quando se encontrassem. O experimento Alpha Spectrometer Magnetic (AMS) na Estação Espacial Internacional tem procurado os sinais reveladores desta aniquilação desde 2011 e já detectou centenas de milhares de eventos. Os cientistas ainda não sabem ao certo se estes vêm da matéria escura, e o sinal ainda não ajudou a determinar exatamente o que é a matéria escura. 

A matéria escura existe em todas as galáxias? 

Porque ela supera maciçamente a matéria ordinária, a matéria escura é freqüentemente considerada a força controladora que organiza grandes estruturas, como galáxias e aglomerados galácticos. Então, foi estranho quando, no início deste ano, os astrônomos anunciaram que haviam encontrado uma galáxia chamada NGC 1052-DF2 que parecia conter quase nenhuma matéria escura. "A matéria escura aparentemente não é um requisito para a formação de uma galáxia", disse Pieter van Dokkum, da Universidade de Yale, à Space.com na época . No entanto, durante o verão, uma equipe separada postou uma análise sugerindo que a equipe de van Dokkum tinha mismeasured a distância até a galáxia, o que significa que a sua matéria visível era muito mais escuro e mais leve do que os primeiros resultados e que mais de sua massa estava em matéria escura do que era sugerido anteriormente. 

O que há com os resultados da DAMA / LIBRA? 

Um mistério de longa data na física de partículas são os resultados intrigantes de uma experiência europeia conhecida como DAMA / LIBRA. Este detector - localizado em uma mina subterrânea abaixo da montanha Gran Sasso, na Itália - tem procurado uma oscilação periódica nas partículas de matéria escura. Esta oscilação deve surgir à medida que a Terra se move em sua órbita ao redor do sol enquanto voa através do fluxo galáctico de matéria escura que envolve nosso sistema solar, às vezes chamado de matéria escura. Desde 1997, a DAMA / LIBRA afirmou ver exatamente este sinal , embora nenhum outro experimento tenha visto algo assim. 

A matéria escura poderia ter uma carga elétrica? 

Um sinal do começo do tempo levou alguns físicos a sugerir que a matéria escura poderia ter uma carga elétrica. Radiação com um comprimento de onda de 21 centímetros foi emitida por estrelas na infância do universo, apenas 180 milhões de anos após o Big Bang. Foi então absorvido pelo hidrogênio frio que estava ao redor ao mesmo tempo. Quando essa radiação foi detectada em fevereiro deste ano, sua assinatura sugeriu que o hidrogênio era muito mais frio do que os cientistas previram. O astrofísico Julian Muñoz, da Universidade de Harvard, especulou que a matéria escura com uma carga elétrica poderia ter dissipado o calor do hidrogênio, como se fossem cubos de gelo flutuando na limonada, como disse à Live Science na época . Mas a conjectura ainda precisa ser confirmada. 

As partículas comuns podem decair em matéria escura? 

Os nêutrons são partículas de matéria regular com vida útil limitada. Após cerca de 14,5 minutos, um nêutron solitário desvinculado de um átomo decairá em um próton, um elétron e um neutrino. Mas duas configurações experimentais diferentes dão uma vida um pouco diferente para este decaimento, com a discrepância entre eles em cerca de 9 segundos, de acordo com experimentos citados em um estudo de julho na revista Physical Review Letters.. No início deste ano, os físicos sugeriram que se 1% do tempo, alguns nêutrons estavam se decompondo em partículas de matéria escura, isso poderia explicar essa anomalia. Christopher Morris, do Laboratório Nacional de Los Alamos, no Novo México, e sua equipe monitoraram os nêutrons em busca de um sinal que pudesse ser matéria escura, mas não conseguiram detectar nada. Eles sugeriram que outros cenários de decaimento poderiam ainda ser possíveis, de acordo com o estudo. 

A matéria escura realmente existe? 

Dadas as dificuldades que os cientistas enfrentaram para tentar detectar e explicar a matéria escura, um questionador razoável pode se perguntar se eles estão fazendo tudo errado. Por muitos anos, uma minoria vocal de físicos tem pressionado a idéia de que talvez nossas teorias da gravidade sejam simplesmente incorretas e que a força fundamental funcione de maneira diferente em escalas maiores do que esperamos. Muitas vezes conhecidas como "dinâmica newtoniana modificada", ou modelos MOND, essas sugestões postulam que não há matéria escura e as velocidades ultrarrápidas nas quais estrelas e galáxias são vistas girando em torno uma da outra é uma consequência da gravidade se comportando de maneira surpreendente. "A matéria escura ainda é um modelo não confirmado", escreveu o físico Don Lincoln em um explicador da Live Science.. No entanto, os detratores ainda precisam convencer o campo maior de suas idéias. E as provas mais recentes? Também sugere que a matéria escura é real .

Fonte: livescience.com