A matéria escura pode revelar uma quinta força fundamental do Universo

O Universo guarda muitos mistérios, e a matéria escura representa um dos maiores enigmas que os cientistas tentam desvendar. Essa substância invisível compõe a maior parte da massa cósmica, mas tem escapado à observação direta por décadas.

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Uma equipe internacional liderada pela Universidade de Genebra se propôs a estudar o comportamento dessa matéria elusiva em escala cósmica. Os pesquisadores estavam particularmente interessados ​​em como a matéria escura reage aos poços gravitacionais, as distorções do espaço-tempo criadas por objetos massivos como galáxias .

Ao analisar as velocidades com que as galáxias se movem pelo Universo, eles conseguiram deduzir como a matéria escura se comporta em regiões de alta gravidade .

Os resultados publicados na Nature Communications revelam que a matéria escura de fato parece seguir as equações de Euler, os princípios matemáticos que descrevem o movimento de fluidos na física clássica . Essa descoberta indica que essa matéria invisível se move através de poços gravitacionais de maneira semelhante à matéria comum, respondendo principalmente à força da gravidade. Os pesquisadores compararam sistematicamente a profundidade dos poços gravitacionais com as velocidades das galáxias para estabelecer essa correlação .

Curiosamente, o estudo também abre caminho para a possível existência de uma quinta força fundamental que poderia atuar sobre a matéria escura. As análises atuais indicam que, se tal força existir, sua intensidade não poderia exceder 7% da intensidade da gravidade. Essa margem de incerteza motiva novas pesquisas com instrumentos mais sensíveis, capazes de detectar efeitos mais sutis. 

A próxima geração de observatórios cosmológicos, como o LSST e o DESI, promete medições ainda mais precisas. Esses instrumentos serão capazes de detectar forças que representam apenas 2% da intensidade gravitacional, oferecendo, assim, uma visão mais matizada do comportamento da matéria escura. Esse avanço tecnológico poderá resolver definitivamente a questão da existência de interações adicionais que afetam esse componente misterioso do nosso Universo.

Poços gravitacionais e estrutura cósmica

Poços gravitacionais são regiões do espaço-tempo onde a curvatura criada pela massa de objetos celestes exerce uma força gravitacional sobre a matéria circundante.

No Universo, esses poços se formam ao redor de qualquer objeto massivo, desde estrelas até aglomerados de galáxias. Quanto maior a massa, mais profundo o poço e mais longe sua influência detectável se estende no espaço. Galáxias inteiras podem, portanto, ser atraídas para essas regiões de alta densidade gravitacional, moldando a estrutura em larga escala do cosmos.

Estudar o movimento da matéria nesses poços permite aos cientistas mapear a distribuição da massa invisível. Observando como as galáxias aceleram à medida que se aproximam dessas regiões, os pesquisadores podem deduzir a presença e o comportamento da matéria escura, que, no entanto, domina essas interações.

Compreender esses mecanismos gravitacionais é essencial para reconstruir a história da formação das estruturas cósmicas. Cada poço gravitacional conta uma parte da história da evolução do Universo, do Big Bang à estrutura atual do cosmos que observamos hoje.

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