Uma nova simulação mostra como seria a Matéria Negra se a pudéssemos ver

Como é que estudamos algo invisível? Este é um desafio que os Astrónomos que estudam a Matéria Negra enfrentam. Embora a Matéria Negra compreenda 85% de toda a matéria do Universo, ela não interage com a luz. Só pode ser “vista” através da influência gravitacional que exerce sobre a luz e outras matérias. Para piorar as coisas, os esforços para detectar diretamente a Matéria Negra na Terra não tiveram sucesso até agora.

Apesar da qualidade elusiva da Matéria Negra, aprendemos várias coisas sobre ela. Sabemos que não é apenas negra, mas fria. Como resultado, “ela” se agrupa, formando as sementes de aglomerados de galáxias. Também costuma formar halos em torno das galáxias, constituindo a maior parte da massa de uma galáxia. No entanto, ainda há muitas perguntas sem resposta sobre a Matéria Negra, então os Astrónomos costumam desenvolver novos modelos para a Matéria Negra, comparando-os com a observação para testar a sua precisão.

O Detector de Neutrinos IceCube na Antártica pesquisou WIMPs. Crédito: IceCube Collaboration/NSF

A precisão de qualquer simulação de Matéria Negra depende das suposições que se fazem sobre a Matéria Negra. Neste caso, a equipa assumiu que a Matéria Negra consiste em partículas massivas de interação fraca (WIMPs) com uma massa cerca de 100 vezes a de um próton. WIMPs são uma das teorias mais populares para a Matéria Negra. Simulações de computador semelhantes de Matéria Negra WIMP foram feitas antes. Ainda assim, esta era excepcionalmente alta em resolução, simulando recursos  numa escala que variava em trinta ordens de magnitude.



 

Nesta simulação, a Matéria Negra se formou em halos ao redor das galáxias, tal e qual como observamos. Mas, curiosamente, ela descobriu que os halos também se desenvolveram em todas as escalas de massa, desde pequenos halos de massa de planetas, a halos galácticos, a halos massivos que se formam em torno de aglomerados de galáxias. Esses halos têm uma estrutura semelhante, onde são mais densos em direção ao centro, tornando-se mais difusos em suas bordas. O fato de isso acontecer em todas as escalas torna-o uma característica explícita da Matéria Negra.

A simulação mostra halos de Matéria Negra em todas as escalas. Crédito: J. Wang; S. Bose/Center for Astrophysics

Embora os halos em pequena escala sejam pequenos demais para serem detectados por meio da sua influência gravitacional na luz, eles podem nos dizer como a Matéria Negra interage consigo mesma. Uma ideia sobre a matéria escura é que, quando as partículas de Matéria Negra colidem, elas emitem radiação gama. Algumas observações de raios gama sugeriram um excesso de raios gama vindo do centro de nossa galáxia, o que poderia ser causado por Matéria Negra. Neste modelo específico, a maior parte da radiação gama produzida pela Matéria Negra viria de halos menores. Já que a escala de um halo afetaria o espectro de energia dos raios gama, este modelo faz previsões específicas sobre o excesso de raios gama que deveríamos ver na Via Láctea e em outras galáxias.



 

A Matéria Negra continua a ser um dos maiores problemas não resolvidos da astronomia moderna. Embora fosse espetacular detectá-la diretamente, até que isso aconteça, simulações como esta são uma das nossas ferramentas mais poderosas para entender melhor a Matéria Negra.

Referência: Wang, J., Bose, S., Frenk, C.S. et al. “Universal structure of dark matter haloes over a mass range of 20 orders of magnitude.” Nature 585.7823 (2020): 39-42

Fonte

Autor: BRIAN KOBERLEIN 

Crédito Imagem Destaque

Please Enter Your Facebook App ID. Required for FB Comments. Click here for FB Comments Settings page

(Lida 23 vezes, 1 visitas hoje)
0
0