O Universo perdeu 5% da matéria escura desde do Big Bang

(Créditos da imagem: MIPT).

(Créditos da imagem: MIPT).

Pesquisadores da Rússia conseguiram, pela primeira vez, medir a quantidade de matéria escura que o Universo perdeu desde o Big Bang – há cerca de 13,7 bilhões de anos – e calcular que até 5% da matéria escura poderia ter se deteriorado.

A descoberta pode explicar um dos maiores mistérios da física: Por que o nosso Universo parece funcionar de uma maneira diferente daquela que aconteceu nos anos após o Big Bang? E também pode revelar como o Universo vai continuar evoluindo.

“A discrepância entre os parâmetros cosmológicos no Universo moderno e no Universo logo após o Big Bang pode ser explicada pelo fato de que a proporção de matéria escura diminuiu”, disse o co-autor Igor Tkachev, do Instituto de Pesquisas Nucleares de Moscou.

“Agora, pela primeira vez, conseguimos calcular a quantidade de matéria escura que poderia ter sido perdida e qual seria o tamanho correspondente do componente instável”.

O mistério que envolve a matéria escura foi criado pela primeira vez nos anos 1930, quando astrofísicos e astrônomos observaram que as galáxias se moviam de maneiras estranhas, parecendo estar sob efeito de mais gravidade do que poderia ser explicado pela matéria e energia visível no Universo.

Essa atração gravitacional tem de vir de algum lugar. Assim, os pesquisadores criaram um novo tipo de “matéria escura” para descrever a massa invisível responsável pelas coisas que estavam testemunhando.

A partir de agora, a hipótese atual afirma que o Universo é composto de 4,9% de matéria normal – o material que podemos ver, como galáxias e estrelas -, 26,8% de matéria escura e 68,3% de energia escura, um tipo hipotético de energia que se espalhou por todo o Universo, e que pode ser responsável pela expansão do Universo.

Mas mesmo que a maioria da matéria prevista no Universo seja escura, muito pouco se sabe sobre tal matéria – de fato, os cientistas ainda não foram capazes de provar que ela realmente existe.

Uma das maneiras pelas quais os cientistas estudam a matéria escura é examinando o fundo de micro-ondas cósmico (CMB), que alguns chamam de “eco do Big Bang”. O CMB é a radiação térmica que sobrou do Big Bang, tornando-se uma cápsula de tempo astronômico que os pesquisadores podem usar para entender o Universo recém-nascido.

O problema é que os parâmetros cosmológicos que governam o funcionamento do nosso Universo – como a velocidade da luz e a forma como a gravidade funciona – parecem diferir tão pouco no CMB em comparação com os parâmetros que sabemos existir no Universo moderno.

“Essa variação foi significativamente maior do que as margens de erro sistemáticos conhecidas por nós”, explica Tkachev. “Portanto, estamos lidando com algum tipo de erro desconhecido, ou a composição do universo antigo é consideravelmente diferente do Universo moderno.”

Uma das hipóteses que poderiam explicar por que o Universo inicial era tão diferente é a hipótese da “matéria escura em decomposição” (DDM) – a ideia de que a matéria escura tem desaparecido lentamente do Universo.

E isso é exatamente o que Tkachev e seus colegas se propuseram a analisar em um nível matemático, procurando apenas o quanto a matéria escura poderia ter decaído desde a criação do Universo.

O autor principal do estudo, Dmitry Gorbunov, também do Instituto de Pesquisa Nuclear, explica:

“Imaginemos que a matéria escura é constituída por vários componentes, como na matéria ordinária (prótons, elétrons, nêutrons, neutrinos, etc.) e um componente consiste de partículas instáveis com uma vida útil bastante longa.

 

Na era da formação do hidrogênio, centenas de milhares de anos após o Big Bang, eles ainda estão no Universo, mas agora (bilhões de anos depois), eles desapareceram, tendo decaído em neutrinos ou partículas relativísticas hipotéticas. Nesse caso, a quantidade de matéria escura na era da formação de hidrogênio e hoje são diferentes.”

Para elaborar uma figura, a equipe analisou dados obtidos das observações do telescópio Planck sobre o CMB e comparou-os com diferentes modelos de matéria escura como DDM.

Eles descobriram que o modelo de DDM descreve com precisão os dados de observações encontradas no Universo moderno sobre outras explicações possíveis do porque nosso Universo parece tão diferente hoje em comparação aos anos após o Big Bang.

A equipe foi capaz de levar o estudo um pouco mais longe, comparando os dados do CMB com estudos modernos de observações do Universo e correção de erros para vários efeitos cosmológicos – como as lentes gravitacionais, que pode amplificar as regiões do espaço graças à forma como a gravidade pode dobrar a luz.

No final, eles sugerem que o Universo perdeu entre 2 e 5% de sua matéria escura desde o Big Bang, como resultado dessas hipotéticas partículas de matéria escura decrescendo ao longo do tempo.

“Isso significa que, no Universo de hoje, há 5% menos matéria escura do que na era da recombinação”, conclui Tkachev.

“Atualmente, não podemos dizer com qual velocidade essa parte instável se deteriorou, a matéria escura ainda pode estar se desintegrando, mesmo que esse seja um modelo diferente e consideravelmente mais complexo”.

Esses achados sugerem que a matéria escura decai ao longo do tempo, fazendo com que o Universo se mova de maneiras diferentes do que no passado, embora os resultados exijam mais pesquisa externa antes que qualquer coisa seja dita com certeza.

Mesmo assim, esta pesquisa é mais um passo para compreender potencialmente a natureza da matéria escura. [ScienceAlert].

Sou baiano, tenho 16 anos e sou fascinado pelo Cosmos. Atualmente trabalho com a divulgação científica na internet, com ênfase na astronomia e cosmologia.

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