Os mistérios do Universo continuam a fascinar os cientistas. Entre eles, a matéria escura, entidade enigmática que, embora predominante no espaço, permanece amplamente inexplorada. Recentemente, um estudo teórico inovador propõe um método que deve marcar um ponto de virada na detecção dessa matéria elusiva com o auxílio de satélites de nova geração.
Esta imagem composta mostra a distribuição da matéria escura, das galáxias e do gás quente no coração do aglomerado de galáxias em fusão Abell 520. Os dados do Chandra (em verde) mostram o gás quente nos aglomerados e fornecem evidências de que uma colisão ocorreu. Os dados ópticos do telescópio espacial Hubble e do telescópio Canadá-França-Havaí no Havaí são apresentados em vermelho, verde e azul. A luz das estrelas proveniente das galáxias dentro dos aglomerados, que foi suavizada para mostrar o local da maioria das galáxias, é colorida em laranja. Confirmando uma observação anterior, este resultado revela que um aglomerado de matéria escura está próximo da maioria do gás quente, onde muito poucas galáxias são visíveis.
Imagem instituição Smithsonian A matéria escura, embora indetectável diretamente, exerce uma influência gravitacional inegável sobre a matéria visível. Para desvendar seus segredos, Hyungjin Kim, físico teórico no centro de aceleradores DESY na Alemanha, propõe o uso de detectores inovadores de ondas gravitacionais. Esses instrumentos, projetados para medir sutis ondulações no tecido do espaço-tempo, poderiam ser cruciais nesta busca.
A pesquisa de Kim sugere que as partículas de matéria escura, presentes em grandes quantidades nos halos galácticos, poderiam ser extremamente leves. Essas partículas se comportariam mais como ondas eletromagnéticas clássicas, em vez de como partículas materiais. Essa hipótese abre novas perspectivas sobre o comportamento dessa matéria elusiva.
Kim compara essas flutuações de matéria escura a ondas no oceano, evoluindo de maneira imprevisível e podendo se estender por distâncias colossais. Se a matéria escura é de fato ultra leve e ondulatória, seu movimento poderia ser detectado por detectores de ondas gravitacionais.
Segundo a teoria da relatividade geral de Einstein, as ondas gravitacionais são perturbações no espaço-tempo. Quando tal onda atravessa um detector de ondas gravitacionais, ela modifica temporariamente a distância entre dois espelhos ou objetos semelhantes dentro do detector. Kim postula que não apenas uma onda gravitacional, mas também uma flutuação de matéria escura em movimento poderia alterar essa distância.
Os três veículos espaciais da missão LISA formarão um triângulo em órbita, com lados de 5 milhões de quilômetros e posicionados atrás da Terra. Eles seguirão órbitas semelhantes à da Terra, minimizando as mudanças de comprimento dos lados do triângulo.
Imagem NASA
No entanto, os detectores atuais como o LIGO, que confirmaram a existência de ondas gravitacionais em 2015, não possuem a sensibilidade necessária para detectar essas flutuações de matéria escura. É por isso que Kim se volta para os futuros detectores de ondas gravitacionais espaciais, cuja distância entre os satélites seria consideravelmente maior, permitindo potencialmente medir a influência da matéria escura.
Embora a implementação dessa teoria possa levar mais de uma década, com o lançamento esperado da LISA (Laser Interferometer Space Antenna) pela Agência Espacial Europeia nos anos 2030, Kim também explora outras maneiras de detectar a influência da matéria escura no espaço-tempo, incluindo através de estrelas de nêutrons em rotação rápida.
Esta pesquisa abre novas vias para entender um dos maiores mistérios do Universo e poderia revolucionar nossa concepção da matéria escura.
Fonte: Journal of Cosmology and Astroparticle Physics