Como você estuda algo invisível? Este é um desafio enfrentado pelos astrônomos que estudam a matéria escura.
Embora a matéria escura represente 85% de toda a matéria do Universo, ela não interage com a luz. Só pode ser visto por meio da influência gravitacional que exerce sobre a luz e outras matérias. Para piorar as coisas, os esforços para detectar diretamente a matéria escura na Terra não tiveram sucesso até agora.
Apesar da qualidade elusiva da matéria escura, aprendemos várias coisas sobre ela.
Sabemos que não é apenas escuro, mas frio. Como resultado, eles se agrupam, formando as sementes de aglomerados de galáxias. Também costuma formar halos em torno das galáxias, constituindo a maior parte da massa de uma galáxia.
No entanto, ainda há muitas perguntas sem resposta sobre a matéria escura, então os astrônomos costumam desenvolver novos modelos para a matéria escura, comparando-os à observação para testar sua precisão.
Uma maneira de fazer isso é por meio de sofisticadas simulações de computador.
Recentemente, uma equipe do Harvard & Smithsonian Center for Astrophysics fez uma simulação detalhada do cosmos da matéria escura e produziu alguns resultados surpreendentes.
A precisão de qualquer simulação de matéria escura depende das suposições que você faz sobre a matéria escura. Neste caso, a equipe assumiu que a matéria escura consiste em partículas massivas de interação fraca (WIMPs) com uma massa cerca de 100 vezes a de um próton.
WIMPs são uma das teorias mais populares para a matéria escura. Simulações de computador semelhantes de matéria escura WIMP foram feitas antes. Ainda assim, este era excepcionalmente alto em resolução, simulando recursos em uma escala que variava em trinta ordens de magnitude.
Nesta simulação, a matéria escura se formou em halos ao redor das galáxias, assim como observamos. Mas, curiosamente, ele descobriu que halos também se desenvolveram em todas as escalas de massa, desde pequenos halos de massa de planetas a halos galácticos, a halos massivos que se formam em torno de aglomerados de galáxias.
Esses halos têm uma estrutura semelhante, onde são mais densos em direção ao centro, tornando-se mais difusos em suas bordas. O fato de isso acontecer em todas as escalas torna-o uma característica explícita da matéria escura.
Embora os halos em pequena escala sejam pequenos demais para serem detectados por meio de sua influência gravitacional na luz, eles podem nos dizer como a matéria escura interage consigo mesma. Uma ideia sobre a matéria escura é que, quando as partículas de matéria escura colidem, elas emitem radiação gama.
Algumas observações de raios gama sugeriram um excesso de raios gama vindo do centro de nossa galáxia, que pode ser causado por matéria escura. Neste modelo específico, a maior parte da radiação gama produzida pela matéria escura viria de halos menores.
Já que a escala de um halo afetaria o espectro de energia dos raios gama, este modelo faz previsões específicas sobre o excesso de raios gama que deveríamos ver na Via Láctea e em outras galáxias.
A matéria escura continua sendo um dos maiores problemas não resolvidos da astronomia moderna.
Embora adoraríamos detectá-lo diretamente, até que isso aconteça, simulações como essa são uma de nossas ferramentas mais poderosas para entender melhor a matéria escura.
Publicado em 07/09/2020 20h38
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