Eis como a matéria escura pode ser medida no Sistema Solar

Sondas espaciais enviadas para longe do Sol podem ajudar os astrônomos a medir a influência gravitacional da matéria escura no Sistema Solar. Se espaçonaves como a New Horizons e as Voyager 1 e 2 viajarem por tempo o suficiente, elas se desviarão ligeiramente de suas rotas por causa dessa “substância” invisível.

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Os cientistas ainda não sabem ao certo o que é a matéria escura, mas sabem que algo mantêm as estrelas ao redor de galáxias espirais, como a nossa, em alta velocidade. Uma das maneiras de saber mais sobre ela, é medir a quantidade de massa invisível ao redor do chamado “halo galáctico” — uma região vasta ao redor de cada galáxia.

Para descobrir a massa de um sistema, os astrônomos medem as interações gravitacionais entre seus componentes. No caso da matéria escura, estima-se a quantidade de massa em matéria “comum”, como estrelas, para inferir se as velocidades orbitais correspondem.

No caso de galáxias como a Via Láctea, as velocidades das estrelas ao redor do centro galáctico não podem ser explicadas com as estimativas de massa — nem mesmo considerando o buraco negro supermassivo Sagitário A*. Para explicar os movimentos estelares, foi preciso incluir nos cálculos uma gigantesca fonte oculta de massa.

Mas como, exatamente, determinar a força gravitacional da matéria escura em regiões de menor escala, como o Sistema Solar? Para os pesquisadores Edward Belbruno e James Green, a resposta pode estar nas sondas que viajam para além do Cinturão de Kuiper.

Matéria escura no Sistema Solar

Em um novo estudo, Green e Belbruno preveem que a gravidade da matéria escura interage levemente com todas as naves espaciais que se distanciarem o suficiente do Sol. Isso poderia ser calculado se os cientistas medirem o deslocamento das trajetórias devido a outras forças que não o centro galáctico.

Quando dizemos “levemente”, significa algo realmente sutil — pouco mais de 1 metro de desvio após viajar bolhões de quilômetros. Por exemplo, o caminho de uma espaçonave como a Pioneer 10, lançada em 1972 e já aposentada, se desviaria apenas cerca de 1,6 metros devido à influência da matéria escura.

Toda massa do universo possui um campo gravitacional que exerce influência gravitacional sobre cada corpo cósmico existente, mas a força desse campo depende da distância. Se um objeto está muito perto do Sol, a influência de outros corpos será insignificante. Mas à medida que se afasta do Sistema Solar, ela será mais ativa.

Isso também é válido quando se trata da matéria escura, localizada no halo galáctico. Quanto mais um objeto se afasta do Sol, menos nosso Sol terá influência gravitacional sobre ele; ao mesmo tempo, o campo gravitacional de outros corpos começa a se tornar mais evidente.

Assim, os autores do estudo concluíram que as órbitas objetos como cometas que vêm de longe, ou mesmo os objetos interestelares como o ‘Oumuamua, podem ser afetadas pela matéria escura. Essa transição — entre a influência do Sol e da matéria escura — ocorre em torno de 30.000 UA (30.000 vezes a distância da Terra ao Sol).

Essa distância nos leva para muito além de Plutão, mas ainda na Nuvem de Oort, o “lar” de milhões de cometas que circundam o Sistema Solar. A Nuvem de Oort está tão distante que os astrônomos não conseguem ver os objetos que lá habitam.

Como naves espaciais medirão a matéria escura?

Para medir a matéria escura no Sistema Solar, no entanto, bastaria uma distância de 100 UA, de acordo com os autores do estudo. Isso está ao alcance de uma espaçonave, com certa “tranquilidade” (e, claro, paciência). A sonda New Horizons, por exemplo, foi lançada em 2006 e já ultrapassou metade dessa distância.

Para ir tão longe, a espaçonave deve ser equipada com energia de radioisótopos, segundo o estudo. Essa é a mesma tecnologia que permitiu as Pioneer 10 e 11, New Horizons e as Voyager voassem muito longe do Sol. Além disso, ela carregaria bola refletiva para soltá-la a uma distância apropriada.

Se distante o suficiente, a bola receberia apenas influências gravitacionais galácticas, enquanto a espaçonave experimentaria uma força térmica do elemento radioativo em decomposição em seu sistema de energia, além das forças galácticas. Subtraindo a força térmica, os pesquisadores poderiam então observar como a força galáctica se relaciona com os desvios nas trajetórias da bola e da espaçonave.

Os autores propõem que um conceito desse tipo de abordagem possa ser executado na missão Interstellar Probe, que visa ir até 500 UA, 10 dez vezes mais longe que as Voyager. Se a influência da matéria escura no Sistema Solar for corretamente medida, os cientistas poderão calcular futuras missões com ainda mais precisão. Talvez isso ajude até mesmo a determinar a posição do suposto Planeta 9.

A pesquisa foi publicada na Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Fonte: NASA