Novas pesquisas sugerem que a matéria escura, a “coisa” mais misteriosa do universo, pode na verdade ter nascido “quente”. Se for este o caso, o melhor modelo atual que temos de evolução cósmica, o modelo padrão da cosmologia, também conhecido como Lambda Cold Dark Matter (LCDM), pode necessitar de uma revisão séria ou de ser totalmente substituído, alterando as regras do jogo épico de esconde-esconde que tem estado em curso entre a matéria escura e os cientistas há décadas.
Matéria escura é uma dor de cabeça para os pesquisadores porque não interage com a radiação eletromagnética, a luz, em termos leigos. Isto não só torna a matéria escura efetivamente invisível, mas também significa que os cientistas sabem que ela não pode ser composta pelos elétrons, prótons e nêutrons que compõem os átomos que constituem tudo, desde as estrelas mais massivas até as menores bactérias, porque eles fazer interagir com a luz. Junte isso ao fato de que a matéria escura supera a matéria comum no universo em uma proporção de cinco para um.
A equipe propõe que a matéria escura incrivelmente quente, movendo-se a velocidades próximas à da luz, poderia ter nascido no universo durante um período denominado reaquecimento pós-inflacionário. Isto se refere ao ponto em que o campo inflacionário que impulsionava a rápida expansão inicial do universo decaiu e se transformou em uma “sopa” quente e incrivelmente densa de radiação e partículas.
“A matéria escura é notoriamente enigmática. Uma das poucas coisas que sabemos sobre ela é que precisa ser fria”, disse o líder da pesquisa Stephen Henrich, da Escola de Física e Astronomia da Universidade de Minnesota, em um comunicado. “Como resultado, durante as últimas quatro décadas, a maioria dos investigadores acreditou que a matéria escura deve ser fria quando nasce no universo primordial.
“Os nossos resultados recentes mostram que este não é o caso; na verdade, a matéria escura pode estar em brasa quando nasce, mas ainda tem tempo para arrefecer antes de as galáxias começarem a formar-se.”
Henrich e seus colegas demonstraram que a matéria escura poderia parar de interagir significativamente com a matéria comum e a radiação eletromagnética enquanto ainda estava muito quente e, portanto, movendo-se a velocidades próximas à da luz, um processo chamado “desacoplamento”. Se produzido durante o reaquecimento pós-inflacionário, isto daria à matéria escura bastante tempo para arrefecer e começar a agir como matéria escura fria, auxiliando na formação das primeiras galáxias através da formação de ondas gravitacionais nas quais a matéria comum se aglomera.
O conceito poderia ressuscitar um dos primeiros e mais simples candidatos à matéria escura, os neutrinos de baixa massa, que foram descartados há cerca de quatro décadas porque se pensava que teriam eliminado estruturas à escala galáctica em vez de as promoverem.
“O neutrino tornou-se o principal exemplo de matéria escura quente, onde a formação de estrutura depende de matéria escura fria”, disse Keith Olive, membro da equipe, também da Escola de Física e Astronomia da Universidade de Minnesota. “É incrível que um candidato semelhante, se produzido apenas como o quente Big Bang universo estava sendo criado, poderia ter esfriado a ponto de, de fato, agir como matéria escura e fria.”
A equipe tentará agora produzir e observar essas partículas usando experimentos na Terra, incluindo testes realizados com poderosos aceleradores de partículas, bem como detectá-las no universo primitivo. Esta investigação poderá não só revelar a verdadeira natureza da matéria escura, mas também ajudar os cientistas a construir uma imagem mais clara de um dos períodos mais cruciais, mas misteriosos, da evolução cósmica.
“Com as nossas novas descobertas, poderemos conseguir aceder a um período da história do Universo muito próximo do Big Bang”, disse Yann Mambrini, membro da equipa, da Université Paris-Saclay, em França.
A pesquisa da equipe foi publicada em novembro em Cartas de revisão física.
