Se você é um fã de espaço e astronomia, provavelmente já está viciado em Dark Matter.
Esta matéria estranha e invisível não pode ser observada diretamente, mas representa mais de um quarto de toda a matéria do universo.
A matéria escura não pode ser vista, mas os cientistas espaciais podem inferir a sua existência porque actua como uma espécie de cola gravitacional, impedindo que galáxias em rotação rápida se separem.
Ciência mais alucinante
Por outras palavras, se somarmos toda a matéria “normal” da galáxia – estrelas, poeira e coisas que podemos realmente observar – descobrimos que não há massa suficiente para criar uma atração gravitacional que mantenha as galáxias unidas e evite que se desintegrem à medida que giram.
Deve haver alguma massa extra que não podemos ver – e os astrónomos chamam-lhe “matéria escura”.
Os astrônomos não sabem o que é a matéria escura. E acontece que eles não sabem muito sobre temas gerais.
Na verdade, faltam muitos assuntos “normais”. Mas os astrônomos agora pensam que o encontraram – e ele sempre esteve escondido à vista de todos.
Liam Connor é professor assistente de astronomia Universidade de HarvardPesquisando rajadas rápidas de rádio e IA em astrofísica e construindo grandes conjuntos de radiotelescópios.
Conversamos com ele sobre a matéria “normal” no início do universo, por que ela parece estar faltando e por que os cientistas pensam que a encontraram.
O que consideramos normal ou “comum”?
Quando os astrônomos falam sobre matéria normal, estamos nos referindo aos bárions.
Com isso, queremos dizer apenas “matéria nuclear” – coisas como prótons e nêutrons.
E alguns desses temas comuns estão realmente faltando?
Vemos a luz que sobrou do Big Bang. Chamamos isso de Radiação Cósmica de Fundo em Microondas ou CMB.
As flutuações na radiação cósmica de fundo nos dão uma ideia de como as coisas eram cerca de 400 mil anos após o Big Bang.
É uma espécie de “imagem de bebé” para o universo, dizendo-nos quanta matéria existia, tanto natural como escura.
Todos esses átomos ainda deveriam estar aqui depois de 13,8 bilhões de anos.
Mas, se você olhar para as estrelas, os planetas e a poeira com seu telescópio, verá que uma quantidade significativa de matéria parece estar faltando.
Onde estava esse tópico que faltava?
Escondido! Parece que a maior parte da matéria do universo está fora do halo das galáxias.
É uma espécie de estado difuso e isolado que chamamos de meio intergaláctico.
Se você diminuir o zoom em uma imagem do universo e apertar os olhos, o meio intergaláctico parecerá uma teia cósmica difusa.
Usamos objetos chamados rajadas rápidas de rádio para ajudar a encontrar esse assunto.
O que é uma explosão rápida de rádio?
Explosões rápidas de rádio ou FRBs são pulsos de ondas de rádio. Eles geralmente duram cerca de um milissegundo, mas podem durar até 10 microssegundos – portanto, são muito rápidos.
Eles foram descobertos em 2007, portanto são um fenômeno cósmico relativamente “novo”. Na última década, demonstrámos que as FRB vêm de milhares de milhões de anos-luz de distância.
Como você trabalhou usando FRBs que faltavam tanto?
A sequência de operações é assim.
Você pode ver uma pequena mancha com um radiotelescópio e identificar onde ela está no céu e de qual galáxia ela vem.
Então você usa um telescópio óptico para segui-lo, o que lhe dá uma impressão digital da galáxia. Também informa ao FRB que tipo de galáxia ela hospeda e a que distância ela está.
Isso nos diz o quanto as ondas de rádio são desaceleradas ao interferir na matéria, o que depende da densidade da matéria com a qual interagem.
Ao fazer isso, podemos derivar a densidade média da matéria normal ao universo.
Uma amostra de, digamos, 50 ou 100 FRBs diz muito sobre onde está escondida a matéria faltante.
O que pode causar rajadas rápidas de rádio?
Ainda não há consenso.
Muitos diriam estrelas de nêutrons, que ocorrem quando uma estrela muito massiva explode e o material restante não tem massa suficiente para formar um buraco negro.
Acreditamos que as FRBs podem vir de um tipo de estrela de nêutrons, que é relativamente jovem e altamente magnetizada.
Seja qual for a sua fonte, o facto de podermos observar estas explosões de rádio a milhares de milhões de anos-luz de distância significa que a sua fonte deve ser extremamente brilhante.
Não há muitos candidatos para tais objetos.
Quais são as implicações da sua descoberta?
O aspecto mais interessante do nosso artigo não é que tenhamos encontrado a matéria comum que faltava, mas que esta matéria estava fora do halo da galáxia.
Quando as galáxias se formam, elas giram em torno da matéria em um processo chamado feedback.
Nossos resultados sugerem que existe um mecanismo de feedback forte e eficiente que suaviza a matéria do universo.
O que vem a seguir para sua equipe?
Em algum nível, a diversão realmente começa agora.
Durante muitos anos, não conhecíamos a distribuição em larga escala da matéria normal no Universo. Nós nem encontramos.
Agora, há muitas questões sem resposta que podemos explorar, tais como qual é a distribuição do gás no Universo e como está relacionada com o crescimento de buracos negros supermassivos?
Também tem enormes implicações para a cosmologia exata.
Para futuros telescópios e projetos como o Nancy Grace Roman ou o Euclid Space Telescopes, saber onde está o material comum pode reduzir erros sistemáticos e nos permitir interpretar os dados registrados de forma mais significativa.
