Cientistas delimitam massa da matéria escura

Físicos definiram o limite mais preciso até agora para a massa da matéria escura, o misterioso recheio do universo que deve formar 98% de toda a matéria do mundo.

Os pesquisadores usaram dados do Telescópio Fermi, da NASA, para definir parâmetros da massa das partículas de matéria escura. Eles calcularam a média com que elas colidem com suas parceiras de antimatéria e se aniquilam, em galáxias que orbitam nossa Via Láctea. 

Savvas Koushiappas, professor assistente de física na Universidade Brown, e o físico Alex Gereinger-Sameth, descobriram que as partículas de matéria escura devem ter uma massa maior do que 40 giga-elétrons volts (GeV) – aproximadamente 42 vezes a massa de um próton. 

“O que descobrimos é que se a massa é menor do que 40 GeV, então não pode ser uma partícula de matéria escura”, afirma Koushiappas.

Os resultados colocam dúvidas em achados recentes, de experimentos alternativos, que afirmavam ter conseguido detectar a matéria escura.

Eles alardearam terem encontrado partículas de matéria escura com massas entre 7 e 12 GeV, o que é uma diferença significante para o novo estudo.

A matéria escura é invisível, e os cientistas vêm tentando há muito tempo detectar as misteriosas partículas. Mas já que ela tem massa, sua presença é inferida pela força gravitacional que exerce na matéria comum.

Mas é muito complicado. Nos anos 20, o astrônomo Edwin Hubble descobriu que o universo não é estático, mas expansivo. Mais de 70 anos depois, observações do Telescópio Hubble (que recebeu o nome da personalidade) mostram que o universo está expandindo muito mais rápido do que antes.

Cosmologistas pensam que uma misteriosa força chamada energia escura ou negra está por trás dessa aceleração. Até hoje isso não foi comprovado, mas a velocidade cada vez maior do cosmos talvez ocorra por isso.

“Se, pelo bem da argumentação, uma partícula de matéria escura tem menos do que 40 GeV, isso significa que a quantidade de matéria desse tipo no universo, hoje, seria tanta que ele não estaria expandindo nessa velocidade”, comenta Koushiappas.

Pensa-se que a energia escura é responsável por 73% da massa e energia do universo. Matéria escura estaria com 23%, o que deixa apenas 4% para a matéria regular, ou seja, as estrelas, planetas, galáxias e nós, humanos.

Mas como a matéria e a energia escuras não foram diretamente detectadas, isso continua no campo dos conceitos.

Em pelo menos um aspecto, a matéria escura se comporta como a normal: quando uma partícula de matéria escura encontra sua parceira de antimatéria, elas devem se destruir. Antimatéria é a irmã da matéria normal. Em tese, existe uma de cada, em número igual no universo e com a mesma massa, mas com carga oposta.

Cientistas suspeitam que a matéria escura seja feita de partículas chamadas WINP (do inglês: partícula massiva que interage fracamente). Quando uma WINP e sua antipartícula colidem, elas deveriam aniquilar uma a outra.

Para examinar a massa da matéria escura, Koushiappas e Geringer-Sameth reverteram o processo de aniquilação. Eles observaram sete galáxias anãs que seriam repletas desse tipo de matéria, já que o movimento das estrelas internas não pode ser completamente explicado apenas pela massa delas. 

Já que essas galáxias também contêm muito gás hidrogênio e matéria comum, elas ajudam a entender a matéria escura e seus efeitos.

Os físicos trabalharam com dados coletados pelo Telescópio Fermi nos últimos três anos, que observa o universo através de raios gama de alta intensidade. Ao mensurar o número de partículas de luz – os fótons – nas galáxias, os cientistas conseguiram calcular a frequência de produção das partículas quarks, produzidas no processo de aniquilamento. 

Isso permite que os pesquisadores estabeleçam limites para a massa das partículas escuras e a frequência com que são destruídas.

“Isso é muito excitante para o estudo da matéria escura, já que muitos experimentos estão finalmente se relacionando com teorias antigas”, afirma Geringer-Sameth. “Estamos começando a por essas teorias em teste”.

Fonte: http://hypescience.com/