Raios-x intrigantes apontam para a matéria escura

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Sinal misterioso no aglomerado de galáxias Perseus. Crédito: NASA/CXC/SAO/E.Bulbul, et al.

Artigo traduzido de ESA.

Astrônomos usando os observatórios de alta energia da ESA e da NASA descobriram uma pista tentadora que aponta para um ingrediente indescritível do nosso Universo: a matéria escura.

Embora seja invisível, nem emite nem absorve a luz, a matéria escura pode ser detectada por meio de sua influência gravitacional sobre os movimentos e aparência de outros objetos no Universo, como estrelas ou galáxias.

Com base nesta evidência indireta, os astrônomos acreditam que a matéria escura é o tipo dominante de matéria no Universo – mas ainda permanece obscura.

Agora uma pista pode ter sido encontrada através do estudo aglomerados de galáxias, os maiores conjuntos de matéria cósmica unidos pela gravidade.

Aglomerados de galáxias não somente contêm centenas de galáxias, mas também uma grande quantidade de gás quente preenchendo o espaço entre elas.

No entanto, medir a influência gravitacional desses agregados mostra que as galáxias e gás representam apenas cerca de um quinto da massa total – o resto é provavelmente matéria escura.

O gás é principalmente de hidrogênio e, em mais de 10 milhões de graus Celsius, é quente o suficiente para emitir raios-X. Traços de outros elementos contribuem com as “linhas” adicionais de X-ray em comprimentos de onda específicos.

Examinando observações feitas pelos telescópios espaciais XMM-Newton da ESA e Chandra da NASA destas linhas características em 73 aglomerados de galáxias, os astrônomos tropeçaram em uma intrigante linha tênue em um comprimento de onda onde não tinha sido vista antes.

“Se este sinal estranho foi causado por um elemento conhecido presente no gás, ele deveria ter deixado outros sinais na luz de raios-X em outros comprimentos de onda conhecidos, mas em nenhum deles foi registado” diz o Dr. Esra Bulbul do Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, em Cambridge, Massachusetts, EUA, autor principal do artigo, discutindo os resultados.

“Então tivemos que procurar uma explicação além do reino da matéria normal conhecida”.

Os astrônomos sugerem que a emissão pode ser criada pelo decaimento de um tipo exótico de partícula subatômica conhecida como “neutrino estéril”, que está previsto, mas ainda não foi detectado.

Neutrinos comuns são partículas com pouquíssima massa que interagem muito raramente com a matéria através da chamada força nuclear fraca, bem como por meio de gravidade. Neutrinos estéreis são pensados ​​para interagir com a matéria comum somente através da gravidade, tornando-os um possível candidato como matéria escura.

“Se a interpretação de nossas novas observações estiver corretas, pelo menos parte da matéria escura em aglomerados de galáxias poderia consistir de neutrinos estéreis,” diz o Dr. Bulbul.

Os aglomerados de galáxias pesquisadas estão em uma ampla gama de distâncias, desde mais de cem milhões de anos-luz até alguns bilhões de anos-luz de distância. O misterioso sinal fraco foi encontrado combinando múltiplas observações dos aglomerados, bem como em uma imagem individual do grupo Perseus, uma estrutura maciça em nossa vizinhança cósmica.

As implicações desta descoberta pode ser de longo alcance, mas os pesquisadores estão sendo cautelosos. Outras observações com o XMM-Newton, o Chandra e telescópios de alta energia de mais aglomerados são necessárias antes que a conexão com a matéria escura possa ser confirmada.

“A descoberta destes raios-X curiosos foi possível graças ao grande arquivo do XMM-Newton e  a capacidade do observatório para recolher lotes de raios-X em diferentes comprimentos de onda, o que levou a esta linha anteriormente desconhecida”, comenta Norbert Schartel, cientista do projeto XMM-Newton.

“Seria extremamente excitante confirmar que o XMM-Newton nos ajudou a encontrar o primeiro sinal direto da matéria escura.”

“Nós não estamos lá ainda, mas certamente vamos aprender muito sobre o conteúdo do nosso Universo bizarro no caminho”.

 

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