Os cientistas que estudavam um sinal misterioso de galáxias distantes não encontraram matéria escura como esperavam. Mas a nova técnica inventiva que eles usaram para detectar esse sinal estranho, que usa nossa própria galáxia para caçar matéria escura, poderia elevar a busca pelo material ilusório.
Durante décadas, os cientistas têm procurado a matéria escura, um material invisível que não interage com a luz, mas que permeia todo o universo. E um sinal vindo de uma galáxia próxima, detectada em um estudo de 2014, deu aos cientistas a esperança de que essa fosse a evidência há muito procurada da matéria escura.
Alguns modelos atuais prevêem que as partículas de matéria escura se decompõem lentamente na matéria comum, um processo que produziria emissões fracas de fótons que os telescópios de raios X poderiam detectar. E em 2014, os cientistas detectaram uma emissão de raios X de uma galáxia em uma caça à matéria escura, como é sabido que a matéria escura se acumula em torno das galáxias.
Os pesquisadores pensam que a emissão, conhecida como “linha de 3,5 keV” (keV significa quilo-elétronvolts), é provavelmente feita de neutrinos estéreis, que há muito tempo são considerados candidatos à matéria escura, afirma o co-autor do estudo, Chris Dessert, da Universidade de Michigan, disse ao Space.com.
Neutrinos estéreis são partículas hipotéticas que são um parente próximo do neutrino, uma partícula subatômica neutra com uma massa muito próxima de zero. Eles são liberados em reações nucleares, como as das usinas nucleares na Terra e no sol. Como a pequena quantidade de massa nos neutrinos não pode ser explicada pelo Modelo Padrão da física de partículas, alguns pensam que os neutrinos estéreis poderiam compor essa massa misteriosa que é realmente matéria escura.
Mas neste novo estudo de objetos na Via Láctea, que analisou uma montanha de dados brutos nos últimos 20 anos a partir do telescópio espacial de raios-X XMM-Newton, os pesquisadores encontraram evidências de que esse sinal visto no estudo de 2014 não estava chegando. da matéria escura. De fato, ao procurar matéria escura com sua nova técnica, eles não viram o sinal. No entanto, isso não descarta os neutrinos estéreis como um forte candidato à matéria escura, disseram os pesquisadores.
Para chegar a essa conclusão, os pesquisadores procuraram a linha de 3,5 keV no céu. Como vivemos no halo de matéria escura da Via Láctea, qualquer observação feita através do halo deve ter matéria escura.
Portanto, quando a equipe não encontrou nenhum traço de uma linha de 3,5 keV nos dados, eles determinaram que “a linha de 3,5 keV não é devida à matéria escura”, disse Dessert.
Agora, enquanto a assinatura de 3,5 keV é causada provavelmente por neutrinos estéreis, isso pode parecer excluir a partícula hipotética como candidata à matéria escura. Mas ainda é possível que diferentes neutrinos estéreis em massa, que não emitem o mesmo sinal, possam explicar o material indescritível.
“Mesmo se você achar essas evidências convincentes, que essa linha de 3,5 keV não está necessariamente lá ou não é necessariamente matéria escura, isso não descarta neutrinos estéreis como candidatos à matéria escura”, Kerstin Perez, professor assistente de física no Massachusetts Instituto de Tecnologia que não esteve envolvido neste estudo, disse Space.com. “Ainda existem muitas massas diferentes que os neutrinos estéreis podem ter e ainda podem constituir toda ou parte da matéria escura do universo”.
Novas técnicas de caça à matéria escura
Embora Dessert admitisse que era bastante decepcionante o fato de os pesquisadores não terem observado uma linha de 3,5 keV, a técnica que eles desenvolveram poderia continuar a busca pelo material indescritível.
“Embora este trabalho, infelizmente, jogue água fria no que parecia ser a primeira evidência da natureza microscópica da matéria escura, ele abre uma nova abordagem para procurar matéria escura, o que pode levar a uma descoberta.” em um futuro próximo “, disse o co-autor Ben Safdi, professor assistente de física da Universidade de Michigan, em comunicado.
“No passado, as pessoas diziam: ‘Bem, vamos olhar para uma parte do céu que contém uma enorme quantidade de matéria escura e vamos ver se vemos [matéria escura] lá'”, disse Perez.
Mas, com a técnica dessa equipe, que é semelhante à técnica que Perez usa em seu próprio trabalho, eles usam nosso lugar no universo a seu favor, porque, “se esse sinal é realmente matéria escura, deve estar no céu com alguma intensidade variável porque vivemos dentro do halo da matéria escura “.
“Acho que essa é uma maneira realmente empolgante de pensar nessas pesquisas, pois permite que você use essencialmente o céu inteiro”, acrescentou Perez. “Anteriormente, estávamos tirando fotos do céu e olhando para elas separadamente.”
Enquanto olhar para o halo escuro da Via Láctea em busca dessa assinatura ajudou a equipe a determinar que o sinal não vinha da matéria escura, ele trazia benefícios adicionais. “Olhando através do halo da matéria escura na Via Láctea, você não está perdendo nenhuma sensibilidade”, disse Dessert.
“As técnicas anteriores são basicamente você apontar seu telescópio de raios X para um aglomerado de galáxias ou apenas uma galáxia que tem um halo de matéria escura, e você procura o sinal de decaimento da matéria escura que aparecerá como uma linha”, Dessert contínuo. Ele acrescentou que, com sua técnica na qual eles olham através do halo de matéria escura da nossa galáxia, eles são capazes de obter melhores resultados em sua pesquisa.
“O halo da matéria escura ao redor de nossa galáxia está muito mais próximo de nós, e isso significa que é mais provável que você obtenha os fótons resultantes da decomposição da matéria escura em nossa galáxia do que se estiver olhando para algum aglomerado distante”.
Dessert acrescentou: “Essa técnica que desenvolvemos pode ser usada em outras pesquisas, por exemplo, nesta linha de 3,5 keV”.
Publicado em 26/03/2020 19h29
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