A matéria escura é uma substância misteriosa que compõe cerca de 27% do Universo, segundo a Agência Espacial Europeia, mas que não pode ser observada diretamente, pois não emite, absorve ou reflete luz — ou qualquer outra radiação eletromagnética — de forma detectável. Sua existência, que continua desafiando astrofísicos, é identificada pelos efeitos gravitacionais que causa sobre a matéria visível, como estrelas e galáxias. Pesquisas recentes revelam descobertas revolucionárias sobre a matéria escura e seu papel em fenômenos cósmicos, além de novas informações sobre buracos negros.
Cientistas estão rastreando de forma indireta a matéria escura por meio da floresta Lyman-Alpha. Segundo o estudo, quando a luz de quasares passa pelo Universo, ela encontra nuvens de gás hidrogênio, deixando para trás sombras. Essas marcas representam a presença de moléculas de hidrogênio e podem ser usadas para localizar matéria escura.
Simeon Bird, físico da Universidade da Califórnia, nos Estados Unidos, e coautor do trabalho, explicou de que maneira o hidrogênio age como um "marcador". "É como colocar corante em um rio, o corante vai seguir onde a água vai. A matéria escura tem potencial gravitacional, então o gás hidrogênio cai nela, e você a usa como um marcador."
No entanto, a abordagem também revela incoerências, ou "tensões," entre as previsões teóricas e as observações reais. Essas discrepâncias podem indicar uma nova partícula ou uma nova forma, como a influência dos buracos negros supermassivos no crescimento das galáxias. O trabalho confirmou as tensões, o que pode apontar para possíveis descobertas, ao invés de problemas nos modelos existentes de formação de galáxias. "Se isso se confirmar, é muito provável que seja uma nova partícula ou algum novo tipo de física, em vez de os buracos negros estarem bagunçando nossos cálculos," concluiu Bird.
Ao Correio, Simeon Bird afirmou que a descoberta de uma nova partícula poderia ajudar a explicar inconsistências na cosmologia, como a distribuição de matéria escura. "No momento, há outras explicações possíveis, mas uma nova partícula é muito intrigante. Veremos no futuro as propriedades que uma nova partícula precisaria para resolver algumas das discrepâncias que vemos. Em breve, haverá novos dados vindos da pesquisa Dark Energy Spectroscopic Instrument, que tem muito menos incerteza. Isso nos ajudará a ficar mais confiantes sobre os resultados. Também haverá pesquisas que nos permitirão verificar os resultados."
Desacoplamento
Em outra linha de pesquisa, o estudo de um aglomerado de galáxias, chamado MACS J0018.5 1626, onde dois aglomerados massivos colidiram, permitiu pesquisadores observarem um fenômeno conhecido como desacoplamento. Esse processo faz com que a matéria escura e a normal — como o gás quente — se movam a velocidades diferentes durante a colisão, com a escura à frente do gás.
O estudo, liderado por Emily Silich, estudante de doutorado do Instituto de Tecnologia da Califórnia (Caltech), nos Estados Unidos, usou dados de diversos telescópios para mapear as velocidades das matérias. A escura, que interage apenas pela gravidade, comportou-se de maneira diferente da normal, que também é influenciada pelo eletromagnetismo.
A nova observação marca um grande avanço na compreensão de como as matérias se comportam durante eventos cósmicos. A orientação única do MACS J0018.5 permitiu ver uma perspectiva sem precedentes. Assim, os pesquisadores mediram diretamente as velocidades das matérias durante a colisão, com uma visão mais detalhada.
A descoberta ajuda a entender como os aglomerados de galáxias — algumas das maiores estruturas do Universo — interagem durante colisões. Nesses impactos, as vastas nuvens de gás podem se superaquecer e se tornar turbulentas e a matéria normal desacelera, enquanto a escura se move mais livremente. Essa separação foi detectada pela primeira vez em 2006 e tem sido estudada em outros aglomerados de galáxias, mas a recente pesquisa esclareceu melhor o desacoplamento em ação.
Ao analisar os dados, a equipe descobriu que a matéria normal estava se movendo na direção oposta à da escura. No começo, pareceu um enigma, e a equipe não sabia se era uma anomalia nas informações ou algo mais. "Tínhamos esse caso estranho com velocidades em direções opostas, e no começo achamos que poderia ser um problema com os nossos dados." Quando Silich se juntou à equipe, conseguiram desvendar o mistério.
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Apesar de representar 85% da massa dos aglomerados de galáxias, a matéria escura permanece indetectada, exceto por seus efeitos gravitacionais. "Esse trabalho é um ponto de partida para estudos mais detalhados sobre a natureza da matéria escura. Temos uma nova forma de investigação direta que mostra como a matéria escura se comporta de forma diferente da matéria normal", afirmou Silich.