Cerca de oitenta e cinco por cento da matéria no cosmos não emite luz nem qualquer outro tipo conhecido de radiação, tanto quanto se sabe, e por isso é chamada de matéria escura. Uma de suas outras qualidades notáveis é que ele apenas interage com outras matérias por meio da gravidade; não carrega carga eletromagnética, por exemplo. A matéria escura também é chamada de “escura” porque é misteriosa. Não é composto de átomos ou seus constituintes usuais (como elétrons e prótons) ou de qualquer outro tipo de partícula elementar conhecida.
Como a matéria escura é de longe o componente dominante da matéria no universo, sua distribuição e gravidade influenciaram profundamente a evolução das estruturas galácticas, bem como a distribuição da radiação cósmica de fundo em microondas. Na verdade, a notável concordância entre os valores dos principais parâmetros cósmicos (como a taxa de expansão do universo) derivados independentemente de duas estruturas cósmicas completamente diferentes, galáxias e fundo de micro-ondas, dá crédito aos modelos do big bang que requerem um papel importante para a matéria escura.
Os físicos tentaram imaginar novos tipos de partículas consistentes com as leis conhecidas do universo para explicar a matéria escura, mas até agora nada foi confirmado. Uma possibilidade tentadora para uma nova partícula é o chamado “neutrino estéril”. Atualmente, existem três tipos conhecidos de neutrinos. Todos eles interagem com a matéria por meio da gravidade e por meio da força fraca (a mais fraca das quatro forças da natureza). Todos foram originalmente pensados como não tendo massa, como o fóton, mas cerca de vinte anos atrás, os físicos descobriram que eles têm massas leves – cerca de um milhão de vezes menos do que a massa de um elétron, mas ainda o suficiente para representar um problema fatal para os chamados Modelo padrão de partículas. Uma possível solução seria a existência de um neutrino mais massivo, talvez mil vezes maior, batizado de “neutrino estéril” porque não interagiria por meio da força fraca. Nunca foi detectado.
Os astrônomos perceberam que, se a matéria escura fosse composta de neutrinos estéreis, quando essas partículas ocasionalmente decaíssem, poderiam emitir um fóton detectável de raios-X. Cerca de sete anos atrás, astrônomos de raios-X relataram ter encontrado um estranho e tênue recurso de emissão espectral de raios-X vindo de aglomerados de galáxias onde a matéria escura era predominante. Eles sugeriram que esse recurso poderia ser a assinatura do neutrino estéril. Nos anos subsequentes, houve muitas tentativas de confirmar a detecção ou atribuí-la a efeitos instrumentais ou outros não astronômicos, com apenas sucessos mistos. Os astrônomos do CfA Esra Bulbul e Francesca Civano e seus colegas concluíram agora um extenso estudo de arquivo de dados do Observatório de Raios-X Chandra, em busca dessa característica indescritível. Eles não o encontraram, mas sua nova análise, consistente com outros limites publicados recentemente, restringe mais fortemente o possível caráter de decadência do suposto neutrino estéril por um fator de dois sob algumas suposições, mas não pode descartá-lo inteiramente.
Publicado em 09/02/2021 15h51
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