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O Xandra obteve esta imagem de Raios-x  na região central do aglomerado de galáxias Perseus. Crédito: Chandra / NASA / ESA

Através da análise de luz de aglomerados galácticos distantes, os astrônomos detectaram um misterioso sinal no qual eles estão tendo dificuldade em explicar. Embora o sinal esteja fraco, ele poderia ser o tão procurado evidência direta da matéria escura?

A matéria escura permeia todo o universo e tornando-se a maior parte de sua massa, mas o que é? Sabemos que é lá fora e grande quantidade de evidências indiretas de sua presença, mas a visão de um sinal direto se revelou ilusório até então.

Ao observar um aglomerado galáctico, por exemplo, podemos avaliar o quanto de massa que ele contém pelo quanto de luz que é dobrado em torno do aglomerado. Quanto maior for o efeito de raios de luz que passam e o a curvatura do espaço tempo, maior a massa do conjunto. Quando os astrônomos estimam a massa do aglomerado, coadunam-se com toda  a matéria visível (ou seja, estrelas), mas a quantidade de massa visível pouco interage com a deformação do espaço tempo do aglomerado. Há, portanto, a massa guardada na matéria "invisível" chamada simplesmente de "matéria escura" 

A maior parte da matéria escura é composta de matéria não-bariônica. Ao contrário de matéria bariônica - a matéria que conhecemos e amamos, como prótons, nêutrons e todos os quarks entre eles - a matéria não-bariônica não interage com a radiação eletromagnética. Em outras palavras, não podemos vê-la diretamente em quaisquer comprimentos de onda do espectro. Ela, no entanto, interage gravitacionalmente com a matéria normal, daí porque podemos ver seus efeitos gravitacionais sobre aglomerados galácticos, ou seja, só podemos vê-la de forma indireta.

Mas em um estudo recém-publicado, os astrônomos analisaram a radiação de raios-X de aglomerados galácticos distantes e viram um sinal, com uma energia específica, que não parece estar associado a qualquer elemento conhecido ou reação química.

Aglomerados galáticos = área de caça de matéria escura 


Diagrama do grupo local onde localizam-se a nossa Via - Láctea
e a galáxia de Andrômeda.
Galáxias podem se tornar gravitacionalmente ligadas, criando aglomerados de galáxias. A nossa Via Láctea, por exemplo, é um dos membros do apropriadamente chamado "Grupo Local" de galáxias, que inclui também a vizinha Andrômeda.  Muitos aglomerados contêm milhares de galáxias que têm o domínio gravitacional imenso sobre os seus arredores.

Nestes grupos, o espaço entre as galáxias não é vazio, é realmente cheio de gases quentes que se acumularam em bilhões de anos de explosões de supernovas. Estes gases geram raios-X que podem ser facilmente estudados por telescópios apropriados. Os elementos como oxigénio, néonio, magnésio, silício, enxofre, árgonio, cálcio, ferro, níquel, crómio e manganês foram todos identificados através dos seus sinais de raios-X, mas os astrofísicos e astrônomos do  Harvard-Smithsonian descobriram um sinal de raios X detectado pelo Observatório Espacial Europeu XMM-Newton que não se encaixa em nenhuma matéria conhecida.

Embora mais trabalho seja necessário para provocar o sinal do ruído de fundo, após a análise de 73 aglomerados, o mesmo sinal continua aparecendo em dados observacionais. Alguns dos grupos também têm sido estudados pelo Observatório de raios-X Chandra da NASA, que também identificou o sinal em diferentes pontos fortes. Uma explicação poderia ser que detectaram a emissão de raios-X específico do decaimento da hipótese de "neutrino estéril" - um tipo de partícula não-bariônica que poderia ser um candidato importante matéria escura.

Os investigadores incitam o cuidado durante a detecção desse sinal de raios-X - que é centrado em torno de uma energia de 3,56 keV - no entanto. Apesar de ter sido detectado o sinal através de uma grande amostra de aglomerados e parece ser verdadeiro, a significância estatística é bem abaixo do limiar que pode ser considerado como sendo uma "descoberta." Melhor resolução desta linha de emissão é necessária, algo que pode ser atingido com o lançamento do Observatório japonês ASTRO-H que será lançado em 2015.

O júri poderá ainda estar fora para saber se este sinal de raio-X mistérioso está de fato causando o processo de  decomposição de neutrinos estéreis, mas é emocionante pensar que podemos estar à beira de finalmente descobrir um sinal de matéria escura.

Artigo original publicado no Discovery 

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Autor Felipe Sérvulo

Graduado em Física pela UEPB. Mestrando em Cosmologia, gravitação e física das partículas pela UFCG. Possui experiência na área de divulgação científica com ênfase em astronomia, astrofísica, astrobiologia, cosmologia, biologia evolutiva e história da ciência. Possui experiência na área de docência informática, física, química e matemática, com ênfase em desenvolvimento de websites e design gráfico e experiência na área de artes, com ênfase em pinturas e desenhos realistas. Fundador do Projeto Mistérios do Universo, colaborador, editor, tradutor e colaborador da Sociedade Científica e do Universo Racionalista. Membro da Associação Paraibana de Astronomia. Pai, nerd, geek, colecionador, aficionado pela arte, pela astronomia e pelo Universo. Curriculum Lattes: http://lattes.cnpq.br/8938378819014229
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