Infelizmente, Richard Taillet já não está aqui para nos dar a sua opinião especializada sobre um artigo que pode ser consultado gratuitamente em arXiv e que devemos a uma equipe de pesquisadores, incluindo Gordan Krnjaic, físico teórico do Fermi National Accelerator Laboratory (Fermilab), nos Estados Unidos, e Daniel Hooper, famoso cosmólogo e físico de astropartículas, autor de diversas obras populares, uma das quais foi traduzida por Quanto. Dan Hooper é professor de física na Universidade de Wisconsin-Madison e diretor do Wisconsin IceCube Particle Astrophysics Center (WIPAC) e é a priori um dos especialistas em matéria escura a ser levado a sério.
Devemos, portanto, olhar duas vezes antes de considerar que o trabalho hoje publicado é mais um epiciclo sobre uma hipótese que já deu origem a vários modelos, uma vez que as experiências sobre ela se revelaram decepcionantes.
Matéria escura, uma chave para a cosmologia?
Lembremo-nos, no entanto, que durante cerca de 40 anos, os dados relativos aos movimentos das estrelas no galáxiasgaláxias no aglomerado de galáxias e finalmente algumas das propriedades de radiação fóssil deixado pelo Big Bang todos apontam para a existência de partículas de um tipo nunca antes isolado em colisões de partículas ou em fluxos de raios cósmicos na Terra. Essas partículas desconhecidas formariam distribuições de massas muito superiores aos da matéria comum que eles dominariam, portanto, pelos seus campos de gravitação.
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E se as ondas gravitacionais do Big Bang tivessem criado matéria escura?
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Também poderíamos detectar essas partículas indiretamente através de do anomalias que eles produziriam no raios cósmicos e como fontes atípicas de radiação luminosa.
Junte-se a Katie Mack, Cátedra Hawking em Cosmologia e Comunicação Científica na Perimeter, para uma viagem extraordinária pelo cosmos em nossa nova série, Cosmologia 101. Cosmologia é o estudo da evolução do Universo. É a história da criação das menores partículas e átomos que constituem os nossos próprios corpos e das forças invisíveis que governam a nossa existência. Esta é a história dos buracos negros e da matéria escura, das explosões espetaculares e do crescente silêncio da escuridão. Para obter uma tradução francesa bastante precisa, clique no retângulo branco no canto inferior direito. As legendas em inglês devem aparecer. Em seguida, clique na porca à direita do retângulo, depois em “Legendas” e por fim em “Traduzir automaticamente”. Escolha “Francês”. © Instituto Perimeter de Física Teórica
A este respeito, algumas das teorias propostas para explicar a existência e a natureza das partículas de matéria escura (que não se supõe serem capazes de produzir radiação luminosa por si mesmas, ou muito pouco, daí o nome matéria escura ou mesmo matéria escura se traduzirmos o nome dele para o inglês, que é matéria escura) assumem que eles podem se comportar como partículas com antipartículasisto é, eles poderiam se desintegrar ao colidir como o elétrons e antielétrons.
Neste tipo de modelo, deveríamos esperar que essas aniquilações ocorressem especialmente nos corações das galáxias, onde a concentração de partículas e antipartículas de matéria escura deixadas pelo Big Bang é máxima. Algumas dessas aniquilações deveriam produzir raios gama. Mas precisamente, o telescópio Fermi gama do NASA vem detectando há anos um excesso de raios gama no coração do Via Láctea. Excesso, pois não podemos contabilizar a intensidade dessa radiação apenas pelas fontes astrofísica clássicos, como transmissões deestrelas de nêutrons Por exemplo.
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A matéria escura pode brilhar no centro da nossa galáxia
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Nenhuma conclusão sólido ainda não foi obtido a este respeito e, acima de tudo, poderíamos pensar logicamente que se esta hipótese for a correta, então devemos ver excessos de radiação gama com galáxias anãs de forma quase esférica, cujos corações também devem ser ricos, e até extremamente ricos, em matéria escura, de acordo com o modelo cosmológico padrão.
Não é esse o caso… Devemos, portanto, concluir que a matéria escura não pode ser aniquilada com as suas antipartículas emitindo radiação gama?
Este vídeo começa com um mergulho em direção ao centro da Via Láctea com imagens captadas no visível. Termina com uma superposição dessas imagens com aquelas obtidas no domínio dos raios gama com os instrumentos do Fermi. Eles mostram uma região com cerca de 5.000 anos-luz de largura que é particularmente brilhante em cores falsas. Vermelho designa brilho máximo. © NASA, YouTube
Partículas de matéria escura em duas formas?
De forma alguma, Dan Hooper e seus colegas respondem hoje.
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E se a matéria escura não tivesse nascido durante o Big Bang, mas durante um segundo evento cósmico meses depois?
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A teoria que eles propõem é um exemplo onde levantamos a hipótese de que existem de fato vários tipos de partículas exótico que formaria as concentrações de matéria escura detectadas. Neste caso e mais precisamente, uma partícula de matéria escura poderia existir em dois estados possíveis com massas diferentes e, portanto, em estados deenergias dobra.
Durante as colisões entre partículas, se forem suficientemente violentas, fazem com que essas partículas passem de um estado de energia para outro, tal como uma colisão entre dois átomos podem excitar seus elétrons, que então passam para outro estado de energia, o que em última análise corresponde a fazer o próprio átomo passar para outro estado de energia, o chamado estado excitado.
A ideia central do novo modelo é que apenas uma partícula de matéria escura e uma antipartícula, cada uma nestas estados excitados longo duraçãopode ser aniquilado pela emissão de radiação gama.
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Observe a radiação fóssil para descobrir se o fóton é estável Leia o artigo
Nos corações de grandes galáxias, como a nossa Via Láctea, velocidades colisões entre partículas são suficientes para produzir muitos estados excitados de matéria escura. Mas, no caso das galáxias anãs, que são menores e menos massivas, os campos de gravidade sendo mais fracas, as partículas se moveriam muito mais lentamente e muito menos delas seriam excitadas, o que também significa que teríamos significativamente menos radiação gama – exatamente como vemos.
É engenhoso, mas muitos gostariam, sem dúvida, de detectar esta matéria escura diretamente em colisões de prótons No LHC ou nos de seu possível sucessor dentro de algumas décadas.
Mas talvez a matéria escura simplesmente não exista… Poderia ser suficiente mudar as leis da mecânica celeste de Newton para prescindir dela para explicar todas as observações.