Matéria escura pode ter se multiplicado por meio de colisões de matéria "comum"

A matéria escura pode ter predominado no universo por meio de colisões com partículas de matéria “comum”. Essa é a nova proposta de um artigo publicado na Physical Review Letters, que tenta explicar como a matéria escura se multiplicou até representar cerca de 26% de todo o universo.

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Nos modelos astronômicos atuais, a matéria bariônica (ou seja, as estrelas, planetas e tudo o que podemos ver) é apenas 4% do cosmos, aproximadamente. A energia escura, responsável pela expansão do universo, corresponde a cerca de 70%. Todo o resto é algo chamado matéria escura, cuja natureza não conhecemos, embora alguns cientistas sugiram que se trata de buracos negros primordiais ou partículas exóticas.

Há muitas partículas propostas em hipóteses sobre a matéria escura, mas nenhuma delas jamais foi observada. O problema dessa “substância” é que ela não interage com a luz e, portanto, não podemos vê-la. Também não colide com outros objetos, então não podemos ver um impacto — muito menos tocá-la.

Mas ela interage gravitacionalmente, e é por isso que os astrônomos têm bastante convicção de que a matéria escura existe. Ela é responsável por manter as galáxias unidas (embora algumas delas não tenha matéria escura nenhuma).

Uma das hipóteses para explicá-la são as partículas, WIMPS que podem pode ter sido criadas e destruídas no início do universo por um mecanismo chamado "congelamento". As WIMPS teriam formado alguns aglomerados e se agrupado com matéria bariônica em um espaço denso e quente no início do universo.

Essa hipótese sugere que pouca matéria escura existia no início do universo, mas ela estaria conectada com a matéria “comum” por alguma força ainda desconhecida. As partículas de matéria bariônica colidiriam e produziriam matéria escura ao longo do tempo, e vice-versa.

À medida que o universo se expandia, as partículas não teriam mais energia suficiente para colidir e criar mais matéria escura. Assim, as chances de colisão foram se tornando cada vez menores, até que a quantidade de matéria escura no universo se estabilizou.

Na nova pesquisa, os autores propuseram uma ideia parecida, começando com uma pequena concentração de partículas de matéria escura e interações entre partículas através de uma força da natureza desconhecida. Mas, no lugar das colisões de matéria padrão criando matéria escura, eles sugerem que uma partícula de matéria escura e uma partícula de matéria bariônica podem colidir e produzir duas partículas de matéria escura.

Isso levaria a um crescimento exponencial na quantidade de matéria escura do universo, à medida que as colisões acontecem, produzindo cada vez mais matéria escura, até superar em quantidade a matéria comum. "Uma vez que você entra nesse tipo de estágio auto-reprodutivo, ele simplesmente explode", disse Torsten Bringmann, físico da Universidade de Oslo, na Noruega, e um dos autores do novo artigo.

Essa não é uma resposta definitiva, mas permite criar modelos básicos que os físicos em aceleradores de partículas precisam testar. Há décadas alguns modelos propostos são experimentados nesses instrumentos, mas nenhum deles pode ser comprovado, então novos modelos serão muito bem vindos.

Fonte: Physical Review Letters, Inside Science