doi.org/10.1088/1475-7516/2024/04/006
Credibilidade: 989
#Matéria Escura
Pesquisas recentes indicam que as estrelas de nêutrons podem aquecer rapidamente devido a colisões de matéria escura, oferecendo uma nova maneira de detectar e estudar a matéria escura.
Os cientistas podem estar um passo mais perto de desvendar um dos maiores mistérios do universo.
Os seus cálculos recentes sugerem que as estrelas de nêutrons podem desempenhar um papel crucial no esclarecimento da misteriosa matéria escura.
Em um artigo publicado no The Journal of Cosmology and Astroparticle Physics, físicos do Centro de Excelência ARC para Física de Partículas de Matéria Escura, liderado pela Universidade de Melbourne, calcularam que a energia transferida quando partículas de matéria escura colidem e se aniquilam dentro de estrelas de nêutrons mortas e frias pode aqueça as estrelas muito rapidamente.
Anteriormente, pensava-se que esta transferência de energia poderia demorar muito tempo, em alguns casos, mais longa do que a idade do próprio universo, tornando este aquecimento irrelevante.
A professora Nicole Bell, da Universidade de Melbourne, disse que os novos cálculos mostram pela primeira vez que a maior parte da energia seria depositada em apenas alguns dias.
“A busca pela matéria escura é uma das maiores histórias de detetive da ciência.
A matéria escura representa 85% da matéria do nosso universo, mas não podemos vê-la.
A matéria escura não interage com a luz – não absorve luz, não reflete luz, não emite luz.
Isto significa que os nossos telescópios não podem observá-lo diretamente, mesmo sabendo que ele existe.
Em vez disso, a sua atração gravitacional sobre os objetos que podemos ver diz-nos que deve estar lá.
“Uma coisa é prever teoricamente a matéria escura, outra coisa é observá-la experimentalmente.
As experiências na Terra são limitadas pelos desafios técnicos de fabricar detectores suficientemente grandes.
No entanto, as estrelas de nêutrons actuam como enormes detectores naturais de matéria escura, que têm vindo a recolher matéria escura durante escalas de tempo astronómicamente longas, pelo que são um bom local para concentrarmos os nossos esforços”, disse o professor Bell.
O papel das estrelas de nêutrons na detecção de matéria escura
As estrelas de nêutrons são formadas quando uma estrela supermassiva fica sem combustível e entra em colapso.
Têm uma massa semelhante à do nosso Sol, espremidos numa bola com apenas 20 km de largura.
Se fossem mais densos, eles se tornariam buracos negros.
“Embora a matéria escura seja o tipo de matéria dominante no Universo, é muito difícil de detectar porque as suas interações com a matéria comum são muito fracas.
Tão fraco, na verdade, que a matéria escura pode passar direto pela Terra, ou mesmo pelo Sol.
“Mas as estrelas de nêutrons são diferentes – elas são tão densas que as partículas de matéria escura têm muito mais probabilidade de interagir com a estrela.
Se as partículas de matéria escura colidirem com os nêutrons da estrela, elas perderão energia e ficarão presas.
Com o tempo, isso levaria a um acúmulo de matéria escura na estrela”, disse o professor Bell.
O candidato a doutorado da Universidade de Melbourne, Michael Virgato, disse que isso deverá aquecer estrelas de nêutrons velhas e frias a um nível que pode estar ao alcance de observações futuras, ou até mesmo desencadear o colapso da estrela em um buraco negro.
“Se a transferência de energia acontecesse com rapidez suficiente, a estrela de nêutrons seria aquecida.
Para que isso aconteça, a matéria escura deve sofrer muitas colisões na estrela, transferindo cada vez mais energia da matéria escura até que, eventualmente, toda a energia tenha sido depositada na estrela”, disse Virgato.
Não se sabia anteriormente quanto tempo este processo demoraria porque, à medida que a energia das partículas de matéria escura se torna cada vez menor, é cada vez menos provável que interajam novamente.
Como resultado, pensava-se que a transferência de toda a energia demorava muito tempo – por vezes mais do que a idade do Universo.
Em vez disso, os investigadores calcularam que 99% da energia é transferida em apenas alguns dias.
“Esta é uma boa notícia porque significa que a matéria escura pode aquecer estrelas de nêutrons a um nível que pode ser potencialmente detectado.
Como resultado, a observação de uma estrela de nêutrons fria forneceria informações vitais sobre as interações entre a matéria escura e a regular, lançando luz sobre a natureza desta substância indescritível.
“Se quisermos compreender a matéria escura – que está em toda parte – é fundamental que usemos todas as técnicas à nossa disposição para descobrir o que realmente é a matéria oculta do nosso universo”, disse Virgato.
Publicado em 14/06/2024 12h05
Artigo original:
Estudo original: