Os físicos há muito tentam desvendar a matéria escura e dar uma olhada na substância misteriosa que compõe um quarto do universo. Uma idéia para o que está escondido sob a capa da invisibilidade? Muitas partículas minúsculas e confusas que se comportam como uma partícula gigantesca.
Mas a mais recente busca por essas partículas difusas e ultraleves, publicada em 28 de fevereiro no Journal of Cosmology and Astroparticle Physics, surgiu de mãos vazias.
Os resultados sugerem que, se a matéria escura é realmente feita dessas minúsculas partículas, é tão ilusória quanto o nome sugere e mal interage com a matéria comum.
Coração de escuridão
A matéria escura é um dos segredos mais bem guardados do universo. O material não interage com a luz, mas exerce uma força gravitacional sobre outra matéria. Embora represente cerca de um quarto da massa e energia do universo, os cientistas parecem não conseguir encontrá-lo, ou sequer descobrir do que é feito.
Muitos cientistas especulam que a matéria escura pode ser composta por partículas massivas que interagem fracamente, os WIMPs. Mas as teorias do WIMP são insuficientes de várias maneiras. Por exemplo, essas partículas devem causar pequenas estruturas na rede de galáxias que os astrônomos não viram. Então, em vez disso, alguns cientistas estão procurando em outra direção a matéria escura - as partículas ultraleves.
Embora existam muitas idéias sobre o que possa ser a matéria escura, nenhuma delas tem muita evidência de apoio, disse Sergey Troitsky, co-autor do artigo e pesquisador do Instituto de Pesquisa Nuclear da Academia Russa de Ciências. "Portanto, é preciso considerar, estudar e excluir todas as possibilidades, uma a uma."
Algumas teorias da ultraleve, também conhecidas como matéria escura nebulosa, propõem uma partícula que é cerca de 10 ^ 28 vezes mais leve que um elétron. As novas pesquisas testaram uma maneira de procurar esses tipos de partículas na luz das galáxias ativas.
Como a matéria escura compõe uma porção tão grande do universo, se é feita de partículas ultraleves, deve haver muitas delas. Tantos, de fato, que existiriam em um estado único, como um campo ou um condensado de Bose-Einstein - um estado em que partículas, geralmente em temperaturas ultra-frias, se agrupam e agem de forma coesa. Embora as partículas individuais de matéria escura não interajam com a luz - e é por isso que os cientistas têm se esforçado para encontrá-las - em grandes escalas, o campo teria um efeito perceptível na polarização ou na orientação da luz à medida que se move pelo espaço. Isso ocorreria quando a densidade do campo oscilasse regularmente, alterando a maneira como a luz viajava pela região.
A teoria sugeria que esse efeito poderia ser visto em uma região de matéria escura com pelo menos 325 anos-luz de diâmetro. A taxa de oscilação do campo depende diretamente da massa das partículas ultraleves da matéria escura. Portanto, ao ver esse efeito, os cientistas esperavam poder medir a massa da matéria escura.
Para procurar mudanças na polarização da luz devido a campos de matéria escura ultraleve, os cientistas analisaram dados de arquivo do Very Long Baseline Array, um radiotelescópio composto por telescópios de 10 (82 pés) (25 metros) operados em Socorro, Novo México. Eles se concentraram na luz do coração de 30 galáxias, que expelem enormes quantidades de matéria em jatos que podem estender centenas de anos-luz de diâmetro. A luz dessas galáxias é altamente polarizada e tem sido bem estudada; portanto, dados de arquivo de longo prazo sobre eles já estavam disponíveis.
"Geralmente usamos dados astrofísicos de artigos publicados ou bancos de dados publicamente disponíveis para restringir propriedades de partículas elementares", disse Troitsky à Live Science. "Mas desta vez contatamos nossos colegas radioastrônomos e eles cavaram seus próprios dados, selecionando cuidadosamente séries observacionais apenas para a nossa tarefa".
Analisando duas décadas de dados, os cientistas encontraram muitas oscilações, mas não os tipos que procuravam. Núcleos galácticos ativos geralmente pulam sem uma frequência regular. Mas oscilações da matéria escura ultraleve ocorreriam no mesmo período de tempo entre as oscilações.
Por fim, os cientistas não viram nenhum sinal de matéria escura ultraleve, pelo menos nos tipos de massa que poderiam explicar a falta de pequenas estruturas encontradas na rede de galáxias. No entanto, isso não significa que eles absolutamente não existem.
"Não há garantia de que uma partícula de matéria escura tenha qualquer interação com o mundo visível além da gravidade ", disse Troitsky." Seria muito difícil descobrir uma partícula desse tipo com alguma massa e nenhuma outra interação, embora essa seja realmente uma das opções mais simples para explicar a matéria escura ".
Embora a nova pesquisa possa tornar improvável a matéria escura ultraleve convencional, os pesquisadores não estão prontos para descartá-la.
"A única coisa que sabemos com certeza sobre a matéria escura é que ela está fora da física conhecida das partículas", disse Rennan Barkana, astrônomo da Universidade de Tel Aviv, em Israel, que não participou do estudo. "Então, até que tenhamos evidências observacionais convincentes da natureza da matéria escura, devemos ter cuidado com palpites e especulações ... e manter a mente aberta."
