Então você quer encontrar matéria escura, mas não sabe onde procurar. Um planeta gigante pode ser exatamente o tipo de detector de partículas de que você precisa! Felizmente, nosso sistema solar apenas tem alguns deles disponíveis, e o maior e mais próximo é Júpiter. Os pesquisadores Rebecca Leane (Stanford) e Tim Linden (Estocolmo) publicaram um artigo esta semana descrevendo como o gigante gasoso pode ser a chave para encontrar a indescritível matéria escura.
A natureza da matéria escura é um dos maiores mistérios da física atualmente. Ele interage gravitacionalmente – podemos vê-lo mantendo juntas galáxias que, de outra forma, se separariam – mas não parece interagir com a matéria normal de outras maneiras.
As teorias mais populares postulam que a matéria escura é algum tipo de partícula que é muito pequena ou com interação muito fraca para ser facilmente observada. Aceleradores de partículas e experimentos com colisor foram configurados para esmagar partículas subatômicas; os pesquisadores esperam ver quantidades inesperadas de energia faltando na colisão resultante, o que sugere que alguma partícula desconhecida, possivelmente matéria escura, está escapando do detector. Até agora, sem sorte.
Mas a matéria escura também deve estar presente na natureza e pode ser capturada gravitacionalmente por objetos com grandes poços de gravidade, como a Terra, o Sol e Júpiter. Com o tempo, a matéria escura pode se acumular dentro de um planeta ou estrela até que haja densidade suficiente para que uma partícula de matéria escura atinja outra, aniquilando ambas. Mesmo que não possamos ver a matéria escura em si, devemos ser capazes de ver os resultados de tal colisão. Ele produziria radiação de alta energia na forma de raios gama.
Digite o Telescópio Espacial Fermi Gamma-ray da NASA, lançado em 2008 em um foguete Delta II. Ele examina o céu em busca de fontes de raios gama há mais de uma década. Os pesquisadores Leane e Linden usaram o telescópio para observar Júpiter e produziram a primeira análise da atividade de raios gama do planeta gigante. Eles esperavam ver evidências de excesso de raios gama criados pela aniquilação da matéria escura dentro de Júpiter.
Como Leane explica, o tamanho e a temperatura de Júpiter o tornam um detector de matéria escura ideal. “Como Júpiter tem uma grande área de superfície em comparação com outros planetas do sistema solar, ele pode capturar mais matéria escura … Você pode então se perguntar por que não usar apenas o sol ainda maior (e muito próximo). Bem, a segunda vantagem é que Júpiter tem um núcleo mais frio que o sol, ele dá às partículas de matéria escura menos impacto térmico. Isso em parte pode impedir que a matéria escura mais clara evapore de Júpiter, que teria evaporado do sol. ”
O estudo inicial de Júpiter de Leane e Linden não encontrou matéria escura ainda. No entanto, havia um excitante excesso de raios gama em baixos níveis de energia, que exigirá melhores ferramentas para um estudo adequado. “Estamos realmente esticando os limites de Fermi para analisar essas gamas de baixa energia”, disse Leane. “Olhando para o futuro, será interessante ver se os próximos telescópios de raios gama MeV, como AMEGO e e-ASTROGAM, encontrarão quaisquer raios gama de Júpiter, especialmente na extremidade inferior de nossa análise, onde o desempenho de Fermi é afetado. Talvez Júpiter ainda tenha alguns segredos compartilhar.”
Os telescópios AMEGO e e-ASTROGRAM ainda estão no estágio de conceito, mas podem ser apenas as ferramentas necessárias para encontrar matéria escura, e Júpiter pode ser o objeto alvo para encontrá-la.
Leane e outro colega, Juri Smirnov (estado de Ohio), acham que uma técnica semelhante também poderia ser usada para procurar matéria escura em exoplanetas semelhantes a Júpiter ou em estrelas anãs marrons frias.
Exoplanetas e anãs marrons mais próximos do centro da galáxia, onde há densidades mais altas de matéria escura, deveriam parecer mais quentes no infravermelho do que planetas e estrelas mais distantes, devido à aniquilação mais frequente de matéria escura em seus núcleos. O Telescópio Espacial James Webb pode ser capaz de fornecer um levantamento infravermelho de planetas suficientes para corroborar esta teoria.
Quer encontremos evidência de matéria escura em um exoplaneta ou em nosso próprio gigante gasoso perto de casa, tal descoberta marcaria um grande salto em nosso modelo do universo. Não há nenhuma garantia disso, mas certamente vale a pena dar uma olhada, e as bases para a busca estão sendo estabelecidas agora.
Publicado em 13/04/2021 09h09
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