A matéria escura, essa substância elusiva e misteriosa que compõe mais de 80% do Universo, continua desafiando os cientistas. E embora não interaja com a luz ou com a matéria ‘normal’, os pesquisadores acreditam que as colisões de aglomerados de galáxias podem oferecer pistas cruciais.
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Recentemente, uma equipe liderada pela Dra. Jacqueline McCleary propõe usar essas colisões cósmicas como colisores naturais para detectar possíveis interações entre partículas de matéria escura.
Se as partículas que compõem a matéria escura interagem entre si por meio de colisões, inclusive se aniquilando mutuamente, uma nova pesquisa sugere que os aglomerados de galáxias poderiam ser usados como colisores naturais de matéria escura. Este método de detecção de matéria escura dependeria de dois desses vastos grupos de galáxias se encontrarem e colidirem entre si.
"Os aglomerados de galáxias também são dominados pela matéria escura. De 80 a 90% de sua massa é matéria escura e, quanto mais massivo é um objeto, mais rápido as partículas de matéria escura constituintes se moverão. Essencialmente, você está estudando colisões de alta energia," explica Jacqueline McCleary, professora assistente de física na Universidade Northeastern.
As partículas de matéria escura são fantasmas cósmicos antissociais?
Apesar de compor mais de 80% do material do Universo e fornecer a influência gravitacional que, literalmente, impede que as galáxias se desintegrem, a matéria escura é efetivamente invisível porque não interage com a luz. Da mesma forma, as partículas de matéria escura atravessam as partículas de matéria como fantasmas cósmicos.
Essas propriedades ‘antissociais’ levaram os cientistas a perceberem que a matéria escura não pode ser feita de átomos compostos por elétrons, prótons e nêutrons (que interagem com a luz e entre si), o que tem levado à busca por uma partícula candidata viável para a matéria escura.
“Tudo no universo é uma partícula e uma onda e um campo, então a suposição básica é que a matéria escura deve ser uma partícula. A questão é que tipo de partícula?”, afirma McCleary.
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As partículas candidatas vão desde as hipotéticas ‘Partículas Maciças que Interagem Fracamente’ e os ‘Objetos Compactos de Halo Massivo’ até partículas diminutas e quase sem massa chamadas axiões ou neutrinos estéreis. Até mesmo podem ser pequenos buracos negros remanescentes do Big Bang, chamados buracos negros primordiais, os quais foram sugeridos como candidatos para a matéria escura.
Uma nova abordagem na busca pela matéria escura
Os cientistas teorizam que, quando as galáxias se agrupam em vastos aglomerados, isso é resultado de vastos filamentos de matéria escura invisível que se estendem pelo universo como a teia invisível tecida por uma aranha cósmica. Essa rede cósmica também ajuda as galáxias individuais a acumularem massa e crescerem, pois sua influência gravitacional atrai matéria ordinária.
Eles acreditam que se os aglomerados de galáxias e a matéria escura que transportam colidirem com força suficiente, podem ocorrer interações de matéria escura detectáveis (se a matéria escura interagir consigo mesma). Essas interações podem ser tão simples como partículas de matéria escura colidindo e ricocheteando entre si ou podem resultar em aniquilação mútua e um flash de energia.
Como saber?
Para testar essa ideia, a equipe criou simulações de colisões de aglomerados de galáxias em computadores poderosos o suficiente para examinar as colisões até as interações partícula a partícula. Isso exigiu programar a simulação com modelos físicos de interações entre estrelas, gás e matéria escura.
Ao usar essa simulação e outras semelhantes, os cientistas poderiam construir um roteiro para observar colisões reais de matéria escura. A partir daí, os pesquisadores poderiam reunir pistas que os ajudem a determinar algumas das características básicas que uma partícula hipotética de matéria escura precisaria possuir. Isso poderia reduzir os suspeitos de matéria escura.
A pesquisa da equipe foi publicada em abril na revista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society e representa um passo crucial para a compreensão de um dos maiores mistérios do Universo. A possibilidade de usar aglomerados de galáxias em colisão como detectores naturais de matéria escura não só abre novos caminhos para a pesquisa, mas também poderia redefinir nossa compreensão do cosmos.
