A matéria escura, um dos segredos mais bem guardados do universo, pode ter pintado silenciosamente o universo em tons fracos e detectáveis de vermelho e azul, sugere um novo estudo.
matéria escura Representa mais de 80% da matéria do universo, mas não emite, absorve ou reflete luz, por isso não pode ser observado diretamente. Agora, um novo estudo teórico realizado por cientistas da Universidade de York, no Reino Unido, sugere que a luz que viaja através de regiões do espaço ricas em matéria escura pode assumir uma tonalidade ténue – avermelhada ou azul, dependendo do tipo de matéria escura que encontra.
Os pesquisadores dizem que o efeito seria sutil e fraco demais para ser detectado com os telescópios atuais, mas pode ser possível medi-lo com observatórios ultrassensíveis de próxima geração.
“Esta é uma questão bastante incomum na comunidade científica, já que a maioria dos pesquisadores concorda que a matéria escura é escura”, disse o coautor do estudo. Mikhail Bashkanov Um professor da Universidade de York disse em um artigo declaração. “Mas mostrámos que mesmo a matéria escura mais ténue que se possa imaginar pode ainda ter uma assinatura de cor.”
A equipe comparou o conceito à “regra dos seis apertos de mão”, uma teoria do século 20 de que quaisquer duas pessoas na Terra estão conectadas por uma série de até seis conhecidos. A pesquisa mostra que, de forma semelhante, mesmo que a matéria escura não interaja diretamente com a luz, ela pode interagir indiretamente através de partículas intermediárias que são “conhecidas” por ambas as partes, incluindo a matéria escura. Bóson de Higgsa chamada “partícula de Deus”, representa o campo de Higgs e é responsável por dar massa a outras partículas.
A pesquisa mostra que esta conexão indireta permite que os fótons (partículas de luz) se espalhem ligeiramente das partículas de matéria escura, deixando uma “impressão digital” de cor ou polarização na luz.
“É uma ideia fascinante, e ainda mais emocionante é que, sob certas condições, esta ‘cor’ pode realmente ser detectável”, disse Bashkanov no comunicado. “Com os telescópios certos da próxima geração, podemos medi-lo.”
Em suas pesquisas, publicar No início deste mês, Bashkanov e sua equipe publicaram os primeiros cálculos detalhados da intensidade da matéria escura que espalha a luz na revista Physics Letters B.
Os resultados mostram que se a matéria escura consistir em partículas massivas de interação fraca (WIMPs) que interagem através de forças nucleares fracas, então a luz que passa através de regiões ricas em WIMP perderá primeiro alguns fotões azuis de alta energia, dando à luz transmitida uma tonalidade avermelhada. Em contraste, se a matéria escura interagir apenas através da gravidade, os fotões dispersar-se-ão no sentido oposto, fazendo com que a luz fique ligeiramente desviada para o azul, observa o estudo.
Em ambos os casos, a interação é pequena, mas não nula, dizem os investigadores, o que significa que a matéria escura pode deixar uma “impressão digital” detectável na luz que passa através de regiões densas de matéria escura, como os centros de galáxias ou aglomerados de galáxias.
Os seus cálculos mostraram que estes efeitos poderiam distorcer ligeiramente os espectros de objetos distantes. Por exemplo, o brilho de uma galáxia pode parecer microscopicamente mais vermelho ou mais azul, dependendo do tipo predominante de matéria escura entre ela e a Terra. Em princípio, esta diferença poderia ajudar os cientistas a distinguir entre modelos de matéria escura com base no facto de a luz cósmica parecer avermelhada ou azul quando viaja através do espaço rico em matéria escura.
“Atualmente, os cientistas estão gastando bilhões de dólares construindo diferentes experimentos – alguns para procurar partículas de interação fraca, outros para procurar áxions ou fótons escuros”, disse Bashkanov no mesmo comunicado. “Os nossos resultados mostram que podemos definir onde e como devemos olhar para o céu, o que pode poupar tempo e ajudar a concentrar os nossos esforços.”
A detecção dessas pequenas mudanças requer telescópios ultraprecisos e uma análise meticulosa da luz que viaja bilhões de anos-luz através do universo. Futuros observatórios com sensibilidades espectrais e de polarização superiores, como o European Extremely Large Telescope e o Nancy Grace Roman Space Telescope da NASA, poderão um dia testar estas previsões.
Se confirmadas, estas descobertas abririam uma janela totalmente nova para a matéria escura, deixando os cientistas um passo mais perto de resolver um dos maiores mistérios da cosmologia.
