Nova temporada de Encontrada matéria perdida do Universo

 Matéria perdida do Universo

O assunto da "matéria perdida do Universo" é antigo e um tanto constrangedor para os físicos e suas teorias. E as soluções para ele têm-se mantido controversas ao longo do tempo. 

Esta impressão artística (sem escala) ilustra o caminho de uma explosão rápida de rádio de uma galáxia distante onde se originou até a Terra. [Imagem: ESO/M. Kornmesser] 

Primeiro o problema: Pelo modelo cosmológico padrão, 70% do Universo é formado por energia escura (que não sabemos o que é), 25% por matéria escura (que nunca encontramos) e 5% pela matéria comum, formada pelos átomos da tabela periódica. O problema é que, até agora, os astrônomos conseguiram detectar apenas 50% desses 5% da chamada matéria bariônica, o que levou à criação do termo "matéria perdida do Universo" - é essa lista de "desconhecimentos" que é constrangedora.

Algumas partes da matéria perdida têm sido identificadas há anos, mas em 2016 surgiu uma proposta deveras interessante, graças à descoberta das rajadas rápidas de rádio (RRR, ou FRB na sigla em inglês para Fast Radio Burst).

A causa desses flashes ainda é um mistério, mas os astrofísicos se deram conta de que rajadas rápidas de rádio podem ser usadas para pesar o Universo e, portanto, para localizar partes de matéria nunca antes identificadas. Como, ao viajar até a Terra, essas ondas de rádio atravessam toda a matéria no caminho, incluindo a poeira cósmica, a visualização da galáxia e o monitoramento de cada FRB permite calcular a matéria presente no caminho.

O primeiro estudo a usar as rajadas rápidas para detectar a matéria perdida foi contestado porque a rajada usada não exatamente o que os astrônomos propuseram a princípio, mas Liam Connor e colegas do Centro de Astrofísica Harvard & Smithsonian deixaram de lado os detalhes de cada FRB em particular, optando por dar uma chance às probabilidades - usando muitas delas.

Há fortes indícios de que as rajadas rápidas de rádio se originem em fontes magnéticas. [Imagem: Danielle Futselaar/ASTRON]

Onde está a matéria perdida do Universo?

Em vez de se basear em uma única FRB, a equipe pegou nada menos do que 60 delas, variando de 11,74 milhões de anos-luz de distância (FRB20200120E na galáxia M81) a 9,1 bilhões de anos-luz de distância (FRB 20230521B, a mais distante já registrada). Isso permitiu que eles calculassem a matéria bariônica presente entre as galáxias, no chamado meio intergaláctico.

Ao medir o quanto cada sinal de FRB era desacelerado ao passar pelo espaço, a equipe rastreou o gás ao longo de sua jornada. "As FRBs funcionam como lanternas cósmicas," explicou Connor. "Elas brilham através da névoa do meio intergaláctico e, medindo com precisão como a luz desacelera, podemos avaliar essa névoa, mesmo quando ela está muito fraca para ser vista." 

"O 'problema dos bárions perdidos', que já dura décadas, nunca foi sobre a existência da matéria," comentou Connor. "Sempre foi: Onde ela está? Agora, graças às FRBs, sabemos: Três quartos dela estão flutuando entre galáxias na teia cósmica."

Os resultados são robustos: Aproximadamente 76% da matéria bariônica do Universo encontra-se no meio intergaláctico. Cerca de 15% está nos halos em torno das galáxias e uma pequena fração está enterrada nas estrelas ou em meio ao gás galáctico frio. Essa distribuição está de acordo com as previsões de simulações cosmológicas, mas nunca havia sido confirmada diretamente até agora.

Ainda há muitos mistérios envolvendo as FRBs. [Imagem: Daniëlle Futselaar/ASTRON/HST]

Pontos a atar

Encontrar os bárions desaparecidos não é apenas um exercício de construir um livro de endereços ou fazer um censo da matéria. Sua distribuição contém a chave para desvendar fenômenos cruciais - como as galáxias se formam, como a matéria se aglomera no Universo e como a luz viaja por bilhões de anos-luz, por exemplo.

"Os bárions são puxados para dentro das galáxias pela gravidade, mas buracos negros supermassivos e estrelas que explodem podem expulsá-los de volta - como um termostato cósmico resfriando as coisas se a temperatura ficar muito alta," disse Connor. "Nossos resultados mostram que essa retroalimentação deve ser eficiente, expulsando gás das galáxias para o meio intergaláctico."

A aposta dos astrofísicos continua agora na busca por mais FRBs, para aumentar a significância dos seus cálculos. Mas ainda há pontas soltas a serem atadas: Além de não sabermos o que causa essas enormes explosões de energia, existe uma relação, conhecida como relação de Macquart, que propõe que, quanto mais distante se encontrar uma FRBs, mais gás difuso ela revelará entre as galáxias - mas nem todas as FRBs obedecem a essa regra.

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