Ainda não conseguimos ver a matéria escura. Mas e se pudermos ouvi-la?

Cientistas afirmam que colisões entre buracos negros podem agitar matéria escura como se tivesse fazendo “clara em neve”.

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Por Robert Lea

Traduzido e adaptado por Marco Centurion

A substância mais misteriosa e, ainda assim, onipresente do cosmos, a matéria escura é para todos os efeitos invisível. Isso ocorre simplesmente porque ela não interage com a luz. Mas e se, em vez de tentar ver a matéria escura, os cientistas tentassem ouvi-la?

Uma ilustração mostra dois buracos negros colidindo cercados por matéria escura. (Crédito da imagem: Robert Lea (criado com Canva))

Uma nova pesquisa sugere que a matéria escura poderia deixar uma marca minúscula, mas perceptível, como uma cacofonia, nas ondulações no espaço-tempo chamadas ondas gravitacionais, que ecoam pelo cosmos quando dois buracos negros colidem e se fundem. No entanto, isso só seria possível se buracos negros em rotação conseguirem “bater” matéria escura como se fosse uma clara de ovo cósmica. Mas já chegaremos a isso.

A equipe responsável por esta nova pesquisa sugere que, se dois buracos negros se fundirem em uma região do espaço povoada por densas nuvens de matéria escura, então as ondas gravitacionais produzidas pelo evento poderiam carregar a assinatura da matéria escura através do universo. E, segundo eles, é possível que nossos detectores consigam encontrar essa assinatura. Seria como alguém tossindo em um show do Metallica, e essa tosse só pudesse ser percebida em meio à fúria de “Seek and Destroy” ou “Master of Puppets” com os instrumentos mais sensíveis.

Felizmente, quando se trata de detectar ondas gravitacionais provenientes da colisão de buracos negros, os instrumentos da humanidade, como o LIGO (Observatório de Ondas Gravitacionais por Interferometria a Laser), estão se tornando cada vez mais sensíveis. E, em preparação para um momento em que essas assinaturas possam ser identificadas ainda mais facilmente nos dados de ondas gravitacionais, essa equipe desenvolveu um método que prevê exatamente qual forma uma onda gravitacional deveria assumir ao atravessar matéria escura, em vez do vazio do espaço.

“Usar buracos negros para procurar matéria escura seria fantástico. Seríamos capazes de investigar a matéria escura em escalas muito menores do que jamais foi possível antes.”

disse em comunicado o integrante da equipe Rodrigo Vicente, pesquisador da GRAPPA (Física Astropartícula Gravitacional de Amsterdã).

A matéria escura representa um enigma tão grande porque, apesar de ser invisível para nós, ela ainda “supera em massa” a matéria comum em uma proporção de cerca de cinco para um.

Sua ausência de interação com a luz significa que ela não pode ser composta por prótons, nêutrons e elétrons, ou seja, as partículas que compõem os átomos. Isso porque os átomos formam toda a matéria ordinária que vemos ao nosso redor, desde estrelas e planetas até o dispositivo no qual você está lendo este texto e os nossos próprios corpos. Em outras palavras, os átomos interagem com a luz, ou mais tecnicamente, com a radiação eletromagnética. Na verdade, a única forma que os astrônomos sabem que a matéria escura existe é por meio de sua interação com a gravidade e da maneira como essa interação curva o espaço-tempo, influenciando indiretamente a matéria comum e a luz.

Com esse conhecimento, os cientistas vêm procurando partículas além do Modelo Padrão da física de partículas que possam explicar a matéria escura. Essas partículas possuem uma ampla variedade de massas e propriedades potenciais, sendo que uma das partículas hipotéticas é o “escalar leve”, proposto para ter uma massa muito menor que a de um elétron. Uma característica do escalar leve seria o fato de que a matéria escura composta por essas partículas se comportaria como ondas coordenadas ao redor de buracos negros.

Ondas gravitacionais (ondas azuis e vermelhas) carregam assinaturas de qualquer matéria escura (roxo-claro) pela qual dois buracos negros em fusão estejam espiralando. (Créditos da imagem: Josu Aurrekoetxea et al.)

Ao redor de um buraco negro em rotação, energia rotacional seria transferida para a matéria escura escalar leve, amplificando sua densidade, quase como uma colher batendo a clara de ovo até transformá-la em clara em neve. Se essa “clara em neve” de matéria escura se tornar suficientemente densa, ela poderia afetar as ondas gravitacionais produzidas pela fusão de buracos negros, deixando uma assinatura reveladora.

Depois de determinar qual seria a aparência dessa assinatura, Vicente e seus colegas analisaram dados coletados pelo LIGO e por seus detectores parceiros de ondas gravitacionais, o KAGRA e o Virgo, concentrando-se em 28 dos sinais mais claros de fusões de buracos negros. Desses, 27 pareciam ter vindo de fusões ocorridas no relativo vazio do espaço. Um sinal, porém, o GW190728, detectado pela primeira vez em 19 de julho de 2019, e resultado da fusão de um sistema binário de buracos negros com massa combinada equivalente a 20 vezes a massa do Sol e localizado a cerca de 8 bilhões de anos-luz de distância, parecia carregar o traço revelador de uma fusão ocorrida em uma região de matéria escura densa e víscosa como “clara em neve”.

A equipe responsável por esta pesquisa faz questão de destacar que isso não pode ser considerado uma detecção positiva de matéria escura, mas afirma que o resultado fornece pistas sobre o que procurar e, consequentemente, para onde direcionar investigações futuras, algo que pode se tornar cada vez mais útil à medida que os detectores de matéria escura na Terra avancem para sua quinta campanha operacional com sensibilidade ampliada.

“Sabemos que a matéria escura está ao nosso redor. Ela apenas precisa ser densa o suficiente para que possamos observar seus efeitos. Os buracos negros fornecem um mecanismo para aumentar essa densidade, algo que agora podemos procurar analisando as ondas gravitacionais emitidas quando eles se fundem.”

disse o líder da equipe, Josu Aurrekoetxea, do Departamento de Física do Massachusetts Institute of Technology.

Os resultados da equipe foram publicados no dia 12 de maio, na revista científica Physical Review Letters e pode ser lido na íntegra aqui.

Artigo encontrado no site Space.com (originalmente publicado em 15/05/2026)

Link para acesso ao original: https://www.space.com/astronomy/dark-universe/we-still-cant-see-dark-matter-but-what-if-we-can-hear-it