Anéis de Einstein podem revelar do que a matéria escura é feita
Por Daniele Cavalcante • Editado por Patricia Gnipper | •
Uma nova pista sobre a natureza da matéria escura do universo foi demonstrada em um novo estudo, publicado na revista Nature Astronomy. Os pesquisadores compararam dois modelos de lentes gravitacionais e concluíram que a partícula hipotética conhecida como áxion é uma candidata cada vez mais forte a componente dessa matéria invisível.
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Do que é feita a matéria escura?
Embora seja completamente invisível e indetectável pelos métodos tradicionais da astronomia, a matéria escura está presente por todo o universo. Sabemos disso graças às interações gravitacionais com a matéria comum — a única maneira que essa substância (se é que podemos chamá-la assim) interagem com os objetos visíveis.
Nas últimas décadas, os físicos desenvolveram alguns modelos de partículas hipotéticas que poderiam ser os componentes da matéria escura. Os principais candidatos, ou seja, as partículas propostas que melhor funcionam quando colocadas lado a lado com a física já conhecida, são os WIMPs e os áxions.
Cientistas teóricos usam tais modelos para simular como o universo observável funcionaria caso essas partículas existissem nos locais onde a matéria escura está presente. Ao analisar os resultados das simulações, é possível dizer se a presença das partículas hipotéticas podem explicar a matéria escura sem “estragar” o restante da modelagem do universo.
Bem, é praticamente impossível fazer essas simulações considerando todos os componentes do universo, já que existe muita física envolvida – todas as interações entre partículas do Modelo Padrão e as previsões da Teoria da Relatividade Geral de Albert Einstein. Contudo, é possível usar alguns objetos diretamente relacionados com a matéria escura.
Comparando áxions e WIMPs
Em seu novo estudo, Alfred Amruth, da Universidade de Hong Kong, liderou uma equipe que simulou como os áxions e os WIMPs se comportariam em relação a um fenômeno comum do universo: as lentes gravitacionais, uma das previsões da relatividade geral.
A lente gravitacional acontece quando há um alinhamento relativamente perfeito entre um objeto muito massivo (um aglomerado de galáxias, por exemplo) e uma fonte de luz (uma estrela ou galáxia) distante. Devido à interação entre o objeto distante e a força da gravidade do objeto massivo no meio do caminho, essa luz é distorcida e ampliada.
Existe também uma versão ainda mais incrível de lente gravitacional, chamada anel de Einstein, que é quando a fonte de luz distante é distorcida e multiplicada de modo a formar um anel completo ao redor do objeto massivo. Esse fenômeno já foi observado muitas vezes, então os cientistas podem descrevê-los em modelagens matemáticas.
Ao simular um anel de Einstein produzido por WIMPs e outro por áxions, os cientistas descobriram que este segundo condiz muito mais com a realidade. Na verdade, o modelo com áxions reproduziu os anéis e suas características com precisão, enquanto a partícula “concorrente” não resultou em lentes gravitacionais muito parecidas com as imagens reais.
Isso não significa que os áxions existem, muito menos que a matéria escura é feita dessa partícula. Mas o resultado é um passo importante para os estudos e sugere que vale a pena realizar outros experimentos com áxions para compará-los com a realidade em outros contextos.
Fonte: Nature Astronomy, The Conversation