Seria a matéria escura feita de misteriosas ‘partículas fantasma’? Aglomerados de galáxias podem conter a resposta!
- marcocenturion
- há 2 dias
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“As WIMPs ainda são a principal candidata à matéria escura, mas bilhões de dólares em experimentos já foram realizados, resultando apenas em limites superiores cada vez mais rigorosos, de modo que cenários alternativos precisam ser considerados.”
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Por Robert Lea
Traduzido e adaptado por Marco Centurion
Se partículas de matéria escura decaem, então os cientistas poderiam procurar sinais desse processo, incluindo radiação de raios X ou raios gama, ou até mesmo neutrinos emitidos em vastos aglomerados de galáxias, as chamadas “partículas fantasma”.
Isso não apenas poderia finalmente revelar quais partículas compõem a misteriosa matéria escura, como também ajudaria os astrônomos a compreender a estrutura do universo como nunca antes. E novas pesquisas sugerem que a missão X-ray Imaging and Spectroscopy Mission (XRISM), da NASA, pode desempenhar um papel importante nessa busca.
A matéria escura representa um desafio significativo para os cientistas porque, apesar de compor cerca de 85% da matéria do cosmos, ela permanece efetivamente invisível. Isso acontece porque não interage com a radiação eletromagnética, ou luz, e ainda se interagem, essa interação é fraca demais para ser detectada. Isso levou os cientistas a sugerirem toda uma série de partículas hipotéticas para explicar a matéria escura, que vão além do Modelo Padrão da física de partículas, com elétrons, prótons e nêutrons, os quais compõem os átomos de toda a matéria cotidiana, como estrelas, planetas, luas e nossos próprios corpos.
Um modelo específico de matéria escura sugere que, quaisquer que sejam as partículas que compõem essa substância misteriosa, elas passam por um processo chamado decaimento. Isso envolve partículas grandes se fragmentando, ao longo de escalas de tempo enormes, em partículas mais leves, liberando energia na forma de fótons, as partículas da luz. Uma possível assinatura desse processo que os astrônomos poderiam procurar são fótons de raios X liberados quando o decaimento ocorre. De fato, os cientistas podem já ter detectado essa impressão digital cósmica na forma de uma emissão de raios X não identificada nos espectros de luz provenientes de aglomerados de galáxias.
“Oitenta e cinco por cento da massa em aglomerados de galáxias vem da matéria escura, e conseguimos modelar bem a distribuição radial da matéria escura. Assim, aglomerados de galáxias são alvos excelentes para esse tipo de busca, pois são ricos em matéria escura e conhecemos bem a massa de matéria escura nos aglomerados”.
disse em comunicado o membro da equipe do estudo Ming Sun, da University of Alabama in Huntsville (UAH), que pode ser lido na íntegra aqui.
No passado, os pesquisadores dependeram de chips semicondutores sensíveis à luz chamados dispositivos de carga acoplada (Charge-Coupled Devices — CCDs) para rastrear os caminhos de possíveis partículas de decaimento e compreender melhor o que está causando essa emissão de raios X. No entanto, Sun e seus colegas adotaram uma abordagem diferente, recorrendo em vez disso aos dados do XRISM.
“Quase todos os estudos anteriores usaram dados de CCD, que não possuem a resolução em energia necessária para distinguir a linha não identificada. Agora o XRISM fornece espectros de alta resolução em energia capazes de resolver essa linha. Como os sinais das linhas são muito fracos, combinamos quase três meses de dados do XRISM para essa busca. Muitas linhas de raios X são detectadas. Elas se originam de átomos conhecidos, como ferro, silício, enxofre e níquel. As linhas de emissão de raios X que aparecem em posições que não correspondem às linhas atômicas conhecidas tornam-se, então, candidatas a linhas de decaimento da matéria escura, que é o foco deste trabalho.”
disse Sun.
A equipe teoriza que os principais suspeitos para essa emissão desconhecida são os “neutrinos estéreis”. Neutrinos são partículas praticamente sem massa que atravessam o cosmos a velocidades próximas à da luz. A segunda partícula mais abundante do universo, depois dos fótons, os neutrinos são tão “fantasmagóricos” que 100 trilhões deles atravessam o seu corpo a cada segundo, e você nunca percebe. Neutrinos estéreis são uma das partículas hipotéticas propostas para explicar a matéria escura.
“Um neutrino estéril é um tipo hipotético de neutrino que interage com outras partículas apenas por meio da gravidade, ao contrário dos três neutrinos ‘ativos’ conhecidos, que também interagem por meio da força fraca. A existência do neutrino estéril é teoricamente bem fundamentada e pode explicar a massa muito pequena, porém diferente de zero, dos neutrinos comuns. Neutrinos estéreis podem decair em dois fótons com a mesma energia. Os modelos podem prever a taxa de decaimento dos neutrinos estéreis, que então é restringida a partir dos dados”.
explicou Sun.
Os neutrinos estéreis ainda têm um longo caminho a percorrer antes de substituírem as Partículas Massivas de Interação Fraca (Weakly Interacting Massive Particles — WIMPs) como as principais suspeitas de matéria escura, mas Sun e seus colegas estão comprometidos em explorar outros possíveis candidatos, incluindo os neutrinos estéreis, mesmo que esse processo envolva descartá-los.
“As WIMPs ainda são a principal candidata à matéria escura, mas bilhões de dólares em experimentos já foram realizados, resultando apenas em limites superiores cada vez mais rigorosos, de modo que cenários alternativos precisam ser considerados. Este estudo fornece os limites mais fortes, a partir de dados de alta resolução em energia, para o neutrino estéril na faixa de 5 a 30 quiloelectronvolts (keV), restringindo, assim, os modelos de matéria escura. Com mais dados do XRISM nos próximos cinco a dez anos, seremos capazes de detectar a linha ou melhorar substancialmente esse limite.”
concluiu o pesquisador da UAH.
Os resultados da pesquisa foram publicados no The Astrophysical Letters, e pode ser lido na íntegra aqui.
Artigo encontrado no site Space.com (originalmente publicado em 09/01/2026)
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