O mistério da matéria escura: Ela está mudando? Uma nova teoria para explicar o universo

A matéria escura pode estar evoluindo e ajudar a explicar por que o Universo está se expandindo mais rápido.

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

Um modelo que mistura diferentes tipos de matéria escura parece se encaixar bem com o que os cientistas observam.

Por muitos anos, os cientistas enfrentam um grande enigma no modelo padrão do Universo. Eles sabem que o Universo está se expandindo, mas há um problema: medições feitas do Universo antigo mostram uma taxa de expansão mais lenta do que as medições feitas em regiões mais próximas de nós, no espaço e no tempo.

Esse conflito é chamado de “tensão de Hubble”, e ninguém ainda encontrou uma solução definitiva. Várias ideias foram sugeridas: talvez a teoria da relatividade geral de Einstein precise de ajustes, talvez a matéria escura não exista, ou quem sabe o tempo não flua de maneira uniforme. Alguns até se perguntam se o Universo inteiro gira! Mas há outra possibilidade: a matéria escura pode estar mudando com o tempo.

A ideia de uma matéria escura que evolui

Os cientistas já estudaram modelos em que a energia escura (outra força misteriosa que acelera a expansão do Universo) muda com o tempo. Mas a ideia de que a matéria escura também pode mudar é menos explorada. Há dois motivos para isso. Primeiro, as evidências da existência da matéria escura são fortes. Ela parece ser uma substância que quase não interage com a luz. O problema é que ninguém nunca detectou diretamente uma partícula de matéria escura. Segundo, alguns cientistas preferem eliminar completamente a ideia de matéria escura, propondo teorias de gravidade modificada. Para eles, a matéria escura não é algo para ajustar, mas algo para descartar. Por isso, a ideia de uma matéria escura que evolui é tão interessante.

Nesse estudo, os autores comparam modelos com energia escura que evolui e matéria escura que evolui. Eles concluem que a matéria escura evolutiva explica melhor as observações. Eles notam que esses dois modelos estão conectados. Como a evolução do Universo depende da proporção entre energia e matéria, um modelo com matéria escura fixa e energia escura que muda pode parecer semelhante a um modelo com matéria escura que muda e energia escura fixa.

Matéria escura exótica e oscilações

Os autores exploram a ideia de uma matéria escura “exótica”, com propriedades que mudam com o tempo. Para explicar as observações, a matéria escura teria que oscilar, ou seja, mudar de forma cíclica. Isso não é tão estranho quanto parece. Por exemplo, os neutrinos, que são partículas com massa que interagem pouco com a luz, já oscilam entre diferentes estados. Embora os neutrinos não expliquem toda a matéria escura, eles são um tipo de matéria escura “quente”. Os autores sugerem que a matéria escura “fria” (que forma grandes estruturas, como galáxias) também pode oscilar de maneira parecida.

Eles descobriram que o modelo que melhor se ajusta aos dados é um Universo onde cerca de 15% da matéria escura fria oscila, enquanto os outros 85% são matéria escura padrão. Esse modelo resolve a tensão de Hubble e ainda se alinha com as observações que já temos sobre a matéria escura.

Um modelo inicial, mas promissor

É importante destacar que esse estudo apresenta um modelo simples, como uma ideia inicial. Os próprios autores dizem que ele não define exatamente como as partículas de matéria escura funcionariam. No entanto, o trabalho abre portas para considerar novos tipos de modelos de matéria escura. Por enquanto, a ideia de uma matéria escura que evolui merece atenção e pode ajudar a desvendar um dos maiores mistérios do Universo.

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