Os físicos propõem um novo mecanismo de crescimento exponencial para a criação de matéria escura.
Matéria escura, uma das substâncias mais estranhas do universo, ficou ainda mais estranha.
Acontece que este material misterioso (e invisível) poderia se multiplicar convertendo matéria de jardim variado em matéria mais escura, como algum tipo de gelo cósmico-9, os pesquisadores relataram em 3 de novembro na revista Physical Review Letters.
Esse tipo de multiplicação é chamado de crescimento exponencial e aparece o tempo todo em modelos da natureza, desde colônias de bactérias até populações de vespas parasitas, conforme pesquisas anteriores publicadas na Nature.
“Estávamos nos perguntando, você poderia fazer a matéria escura crescer exponencialmente com base em sua abundância?” Joshua Ruderman, físico de partículas da Universidade de Nova York e co-autor do artigo Physical Review Letters, disse ao Live Science. “E descobrimos uma maneira simples de fazer isso.”
A matéria escura tem sido um enigma cosmológico desde que o lendário astrônomo suíço Fritz Zwicky a descreveu pela primeira vez em um artigo de 1933. É o gêmeo invisível e intocável da matéria regular ou “bariônica”, que compõe todas as coisas que podemos ver no universo: a Terra, as estrelas, as árvores e até as pessoas. Os cientistas não têm certeza do que a matéria escura é feita ou como surgiu – mas eles sabem que ela constitui cerca de 85% de toda a matéria do universo, de acordo com o CERN.
Mas se a matéria escura não interage com a luz e os cientistas não podem ver, como eles podem saber que a matéria escura é tão onipresente? A matéria escura divulga sua existência por meio de seus efeitos gravitacionais em outros objetos celestes, como estrelas e até galáxias inteiras. Por exemplo, os pesquisadores da NASA detectaram certos aglomerados de estrelas exercendo muito mais gravidade do que deveria ser possível com base na quantidade de matéria visível que eles contêm. “Essas observações não fariam sentido sem a presença de matéria escura”, disse Kevork Abazajian, cosmologista da Universidade da Califórnia, Irvine, ao Live Science.
O mecanismo recentemente proposto sugere que a nova matéria escura vem da matéria regular. Um mecanismo mais antigo proeminente, chamado de “congelamento”, postula que a matéria escura se formou no universo inicial, quando todas as partículas foram misturadas em uma sopa densa e quente chamada de “banho termal”, Adam Green, um físico da Universidade de St. Thomas, em Minnesota, escreveu no blog ParticleBites. De acordo com essa teoria, a grande maioria dessas partículas começou como matéria escura, que foi destruída assim que entrou em contato com a matéria regular (um fenômeno conhecido chamado aniquilação). O reverso dessa reação teórica, em que a matéria escura substituiu a abundante matéria regular no início do universo, é conhecido como “congelamento”.
Ruderman e seus co-autores levaram o modelo de congelamento ao extremo. Eles sugerem que, no início, a matéria regular superava em muito a matéria escura – mas isso começou a mudar muito rapidamente. Quando uma partícula de matéria escura entrou em contato com outra partícula, eles postularam, ela aniquilou a outra partícula e cuspiu duas partículas de matéria escura. Isso é semelhante à maneira como outras partículas fundamentais, como pósitrons e elétrons, se aniquilam para produzir dois fótons. Ao contrário do mecanismo de congelamento, este modelo produz matéria escura em uma taxa exponencial, em vez de logarítmica (ou desacelerando gradualmente). “É um mecanismo totalmente diferente. E é interessante explorar”, disse Abazajian, que não esteve envolvido no estudo. Se este for realmente o mecanismo verdadeiro, ele oferece uma explicação sólida para a atual proporção de seis para um da matéria escura em relação à matéria regular.
Mas se a matéria escura converte tudo o mais em mais matéria escura, isso significa que todo o universo está condenado a se tornar uma grande bolha de matéria escura?
Não necessariamente. “Se continuasse por muito tempo, você acabaria com um universo com muito mais matéria escura do que o nosso”, disse Ruderman. Mas o novo mecanismo só funciona em temperaturas extremamente altas. Conforme o universo esfriava, explicou Ruderman, a reação cessou e a quantidade de matéria escura tornou-se fixa. “É uma coisa de equilíbrio universal.”
No entanto, o modelo de crescimento exponencial permanece apenas um dos vários mecanismos possíveis para explicar a matéria escura. “No momento”, disse Ruderman, “temos mais perguntas do que respostas.”
Publicado em 07/12/2021 16h50
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