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Durante décadas, a matéria escura tem intrigado astrônomos e físicos. Especialistas acreditam que ela compõe cerca de 27% do universo, mas ninguém sabe do que a matéria escura é realmente feita. Várias teorias postulam que ela poderia ser feita de partículas não identificadas que raramente interagem com a matéria física em nosso Universo.
Embora várias experiências tenham sido conduzidas ao longo das décadas para detectar e identificar a matéria escura, os físicos, incluindo o professor John LoSecco da Universidade de Notre Dame, estão tentando usar pulsares, uma espécie de estrela de nêutrons “em movimento”, para detectar concentrações de massa desconhecidas que poderiam ser matéria escura. LoSecco está apresentando sua pesquisa no Encontro Nacional de Astronomia na Universidade de Hull em meados de julho de 2024.
“Na Terra temos relógios atômicos e no espaço temos pulsares”, disse LoSecco em uma entrevista recente. Comunicado de imprensa. “Embora a gravitação seja conhecida por desacelerar a luz há mais de um século, houve muito poucas aplicações até agora.”
O que são pulsares?
Cientistas descobriram mais de 2.000 pulsares na galáxia. Essas estrelas de nêutrons recebem o apelido de pulsar devido à sua emissão regular de radiação eletromagnética, que pode variar de milissegundos a intervalos de segundos. Isso as faz agir como “relógios” galácticos, pois seus “tiques” podem ser usados de forma confiável para medir uma gama de variáveis ao redor da galáxia.
O que é matéria escura?
A matéria escura foi discutida pela primeira vez em década de 1930 quando o astrônomo Fritz Zwicky cunhou esse termo enquanto estudava um aglomerado de galáxias com mais de 1.000 galáxias. Zwicky notou que o aglomerado estava se movendo mais rápido do que o previsto para a quantidade de matéria dentro dele, sugerindo que matéria adicional não detectada estava envolvida no movimento do aglomerado.
No década de 1970a astrônoma Vera Rubin validou a existência de matéria escura. Ela e vários colegas descobriram que galáxias individuais podem conter matéria não detectada enquanto giram.
Como essa matéria é totalmente escura e não interage com forças eletromagnéticas, é desafiante para determinar do que é composta a matéria escura. Os pesquisadores só conseguiram inferir a existência da matéria escura devido à sua efeitos gravitacionais na matéria visível, como galáxias giratórias.
Um desses efeitos é conhecido como lente gravitacionalem que forças gravitacionais podem distorcer e ampliar a luz emitida por galáxias distantes. Essa distorção alerta astrônomos e físicos de que forças desconhecidas podem estar em ação para puxar ou empurrar movimentos galácticos, incluindo matéria escura.
As teorias sobre a matéria escura incluem uma variedade de explicações, de universos paralelos para dimensões extras. Se a matéria escura pudesse ser detectada, seria um passo significativo em sua identificação.
Os pulsares poderiam realmente detectar matéria escura?
LoSecco e seus colaboradores têm usado as emissões regulares dos pulsares por meio dos dados da pesquisa PPTA2 divulgados pelo Parkes Pulsar Timing Array como uma ferramenta de medição para detectar massas invisíveis nas proximidades. Os pesquisadores observaram atrasos e variações significativas nos tempos de emissão do pulsar, sugerindo que a radiação eletromagnética tem que se mover em torno de uma massa invisível entre o pulsar e o telescópio.
Vários telescópios, baseados em Cheshire, Reino Unido, foram usados na coleta de dados, incluindo o Nançay, Westerbork, Effelsberg, Green Bank, Parkes, Arecibo e Lovell. Observando dados de precisão de 65 pulsares com emissões na escala de tempo de milissegundos, os pesquisadores viram cerca de 12 incidentes separados que poderiam ser interações de matéria escura.
“Aproveitamos o fato de que a Terra está se movendo, o Sol está se movendo, o pulsar está se movendo e até mesmo a matéria escura está se movendo”, disse LoSecco
As variações de emissão mostram formas e tamanhos bem definidos, proporcionais à sua massa prevista. Por exemplo, com uma massa comparável ao tamanho do nosso sol, um atraso de cerca de 10 microssegundos seria produzido. LoSecco e sua equipe encontraram atrasos 10.000 vezes menores do que isso, sugerindo que a massa da matéria escura é gigantesca.
“Observamos os desvios no tempo de chegada causados pela mudança na distância entre a massa que estamos observando e a linha de visão do nosso pulsar ‘relógio’”, acrescentou LoSecco.
Os pesquisadores também melhoraram os dados de tempo do pulsar usando as interações da matéria escura para filtrar o ruído, o que pode limpar os dados para uso em outras análises e experimentos gravitacionais.
“A verdadeira natureza da matéria escura é um mistério”, disse LoSecco. “Esta pesquisa lança nova luz sobre a natureza da matéria escura e sua distribuição na Via Láctea e também pode melhorar a precisão dos dados do pulsar de precisão.”
Kenna Hughes-Castleberry é a Comunicadora Científica no JILA (um instituto de pesquisa de física líder mundial) e uma escritora científica no The Debrief. Siga e conecte-se com ela em X ou entre em contato com ela por e-mail em kenna@thedebrief.org
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