A Matéria Escura Está… Evoluindo? Uma Nova Teoria Para Resolver o Maior Mistério do Universo

A evolução da matéria escura pode explicar a aceleração cósmica. Observações corroboram um modelo misto.

Cosmólogos propõem uma nova perspectiva sobre a tensão de Hubble: deixar uma pequena fração da matéria escura evoluir ao longo do tempo, em vez de revisar a gravidade ou a energia escura. Crédito: SciTechDaily.com 

Durante anos, um enigma persistente esteve no centro do modelo cosmológico padrão. As evidências apoiam claramente um Universo em expansão, mas medições do cosmos primitivo sugerem uma taxa de aceleração menor do que as medições feitas nas proximidades, no espaço e no tempo. 

Esse descompasso é conhecido como o problema da tensão de Hubble, e ainda não há uma solução consensual. Muitas ideias já foram propostas. Talvez a relatividade geral seja incompleta. Talvez a matéria escura não exista. Talvez o fluxo do tempo não seja uniforme. Alguns até questionam se o Universo inteiro gira. Aqui está outra possibilidade a ser considerada: a matéria escura pode mudar ao longo do tempo. 

Considerando a evolução da matéria escura

Modelos nos quais a energia escura evolui têm sido explorados, mas a noção de que a própria matéria escura evolui tem recebido muito menos atenção. Há duas razões principais. Primeiro, as observações que apontam para a matéria escura são fortes. Elas implicam a presença de uma substância que mal interage com a luz. 

A principal fraqueza é que ninguém detectou diretamente uma partícula de matéria escura. Em segundo lugar, muitos críticos da matéria escura buscam eliminá-la completamente por meio de ideias de gravidade modificada. Para eles, a matéria escura não é um conceito a ser ajustado, mas uma premissa a ser descartada. É por isso que a proposta de evolução da matéria escura é intrigante.

O DESI criou o maior mapa 3D do nosso universo até hoje. A Terra está no centro desta fina fatia do mapa completo. Crédito: Claire Lamman/colaboração DESI

Neste trabalho, os autores analisam tanto a evolução da energia escura quanto a evolução da matéria escura, argumentando que esta última se ajusta muito melhor aos dados observacionais. A primeira coisa que observam é que os dois modelos estão de certa forma relacionados. Como a evolução do cosmos depende, em parte, da razão entre a densidade de energia e a densidade de matéria, um modelo com matéria escura constante e energia escura em evolução sempre parecerá semelhante a um modelo com matéria escura em evolução e energia escura constante.

Matéria escura exótica e oscilações

Eles então exploram a ideia de algum tipo de matéria escura exótica. Uma que tenha uma equação de estado variável (EOS). Para corresponder à observação, a EOS da matéria escura deve oscilar no tempo. Esta não é uma noção absurda. Neutrinos têm massa e não interagem fortemente com a luz.

Embora não sejam capazes de explicar toda a matéria escura do Universo, são uma forma de matéria escura quente. E os neutrinos sofrem oscilação de massa. Talvez as partículas de matéria escura fria sofram um efeito oscilatório semelhante. Os autores concluem que o melhor ajuste aos dados observacionais é um Universo onde cerca de 15% da matéria escura fria é oscilatória e os 85% restantes são matéria escura padrão. Isso permitiria cobrir a tensão de Hubble, sem deixar de corresponder às observações de matéria escura que temos.

Vale ressaltar que este trabalho apresenta um modelo experimental. Como os próprios autores observam, o trabalho é um conceito amplo que não define restrições específicas para partículas de matéria escura. Mas este trabalho abre a porta para uma gama mais ampla de modelos de matéria escura. Neste ponto, vale a pena considerar a evolução da matéria escura.

Scitechdaily.com