As simulações de computador revelaram uma nova pista para descobrir a natureza da misteriosa matéria escura: as ondas gravitacionais podem ser a chave para esse problema persistente.
Uma equipe internacional de cosmólogos conseguiu encontrar uma possível ponte entre dois conceitos-chave da astrofísica: as ondas gravitacionais, essas flutuações do espaço-tempo produzidas pelos movimentos de corpos celestes maciços, e a matéria escura, essa entidade indescritível que, no entanto, ocupa um lugar central nos modelos cosmológicos atuais.
Com base em uma série de simulações de computador, uma equipe internacional liderada por Alex Jenkins, da University College London, determinou que pode ser possível determinar a verdadeira natureza da matéria escura observando as ondas gravitacionais que resultam da fusão de buracos negros.
A matéria escura é objeto de uma longa busca científica que dura décadas. Em 2023, ainda permanece tecnicamente hipotético. Ninguém conseguiu observá-la, porque esta matéria, embora considerada abundante, tem o incômodo hábito de esnobar todo o resto da matéria observável. Tanto quanto sabemos, é totalmente inerte.
Se esse conceito nebuloso retém água, é apenas porque permite para preencher um vazio científico ; sem ela, seria impossível explicar os curiosos comportamentos observados em certos corpos celestes.
Observe o inobservável
É, portanto, uma peça fundamental do grande quebra-cabeça da astrofísica, mas sua verdadeira natureza permanece misteriosa. Claro, existem muitas teorias sobre isso. Mas ninguém ainda é capaz de dizer com certeza se a matéria escura é verdadeiramente inerteou se ela interage com os átomos de uma forma particularmente discreta.
Segundo a declaração dos pesquisadores, uma forma de testar essas duas possibilidades seria observar como as galáxias se formam em halos. Este termo se refere a regiões suspeitas de serem grandes nuvens de matéria escura (veja nosso artigo aqui). De fato, a teoria sugere que, se a matéria escura for capaz de interagir com neutrinos – outro tipo de partícula subatômica particularmente discreta – a estrutura da matéria escura pode se dispersar.
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Isso teria o efeito de diminuir a taxa de formação de galáxias na área em questão. Em outras palavras, se alguém observar uma região do cosmos onde as galáxias são significativamente mais raras do que deveriam ser em teoria, isso pode indicar que a matéria escura interage bem com parte da matéria clássica.
O problema, de acordo com os modelos dos pesquisadores, é que essas galáxias ausente seria pequeno e extremamente distante. Portanto, é muito difícil determinar se eles realmente estão ausentes ou se são simplesmente nossas capacidades de observação que são limitadas.
Gravidade para o resgate
Para contornar esse problema, a equipe de Alex Jenkins propôs outra abordagem. Em vez de visar diretamente essas galáxias fugitivas, pode ser possível estimar sua abundância indiretamente usando ondas gravitacionais.
Para chegar a essa conclusão, eles realizaram simulações baseadas em modelos teóricos onde se supõe que a matéria escura interage com outras partículas. Nessas simulações, eles observaram significativamente menos fusões de buracos negros no universo distante em comparação com modelos onde a matéria escura é considerada inerte.
Esta diferença estatística é particularmente discreta. Tão discreto, na verdade, quenenhum instrumento atual seria capaz de detectá-lo se realmente existisse no mundo real. E por um bom motivo: o estudo das ondas gravitacionais ainda é uma disciplina muito jovem. Ela só produziu seus primeiros resultados concretos em 2015. Um tempo extremamente curto na escala de pesquisa em física fundamental. Os pesquisadores, portanto, ainda carecem de perspectiva.
Mas quanto mais o tempo passa, mais os especialistas afiam seus instrumentos. E esses esforços estão finalmente começando a produzir resultados concretos. Por exemplo, muito recentemente, os pesquisadores finalmente conseguiram localizar o traço do fundo da onda gravitacional cósmica. Um avanço significativo que pode abrir caminho para outras descobertas fabulosas.
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Um começo muito promissor
Neste contexto, a equipa de Jenkins considera que o seu trabalho muito exploratório permitirá abrir novos caminhos de investigação. Eles esperam que sua abordagem descubra novas maneiras de usar ondas gravitacionais para explorar a estrutura em larga escala do Universo.
Eventualmente, isso poderia tornar possível definir o comportamento da matéria escura de uma vez por todas. E, por extensão, descobrir do que é feito. “ A terceira geração de dados de ondas gravitacionais nos dará novas maneiras de testar modelos atuais que descrevem o Universo para descobrir a natureza da matéria escura “Explica Mairi Sakellariadou, professora do King’s College London e coautora do estudo.
“ A matéria escura continua sendo um dos grandes mistérios em nossa compreensão do Universo acrescenta Sownak Bose, outro co-autor baseado na Durham University. “ É por isso particularmente importante procurar novas formas de explorar os modelos que o descrevem. A astronomia baseada em ondas gravitacionais irá assim oferecer-nos novas formas de compreender a matéria escura, mas também a formação e evolução das galáxias em geral. “, conclui.