Os cientistas podem estar prestes a resolver o mistério da matéria escura, um material hipotético e não luminoso que se acredita compreender a grande maioria da massa do nosso Universo, numa nova investigação que pode ligá-la à existência de uma hipotética partícula subatômica.
Uma das principais questões que os cientistas têm sobre a matéria escura é do que ela poderia ser feita. No entanto, uma nova pesquisa de uma equipe internacional de astrofísicos propõe um possível candidato, o que significa que este material cósmico indescritível pode ser detectável na forma de um brilho emanado de certos tipos de estrelas.
A pesquisa, conduzida por astrofísicos das universidades de Amsterdã e Princeton, sugere que a matéria escura, que atualmente se acredita constituir cerca de 85% da matéria do universo, poderia ser composta de partículas hipotéticas conhecidas como áxions.
Propostos pela primeira vez na década de 1970 para resolver um problema não relacionado envolvendo nêutrons, os áxions são de interesse para os pesquisadores da matéria escura porque, se possuírem uma massa baixa dentro de uma certa faixa, podem ser bons candidatos na busca por matéria escura. Não apenas isso, mas podem ajudar a explicar potencialmente como e por que a matéria escura permaneceu tão evasiva.
Acredita-se que os áxions interajam fracamente com partículas conhecidas, o que, como a matéria escura, os torna difíceis de detectar. Isso não quer dizer que os cientistas não tenham uma boa ideia sobre onde procurar, uma vez que, de acordo com as descobertas recentes, os áxions podem ser convertidos em luz na presença de fortes campos eletromagnéticos, iluminando assim esses mistérios universais invisíveis.
Se isso estiver correto, um dos melhores lugares para começar qualquer busca por áxions – e potencialmente também por matéria escura – é observar onde ocorrem os campos magnéticos mais fortes do universo.
Os astrofísicos estão cientes de que as regiões em torno de estrelas de nêutrons em rotação, também conhecidas como pulsares, são as principais candidatas para a pesquisa. Possuindo uma massa comparável à do nosso Sol, mas compactados num espaço cerca de 100.000 vezes menor, os pulsares giram muito rapidamente e produzem emissões de rádio brilhantes ao longo do seu eixo de rotação, gerando assim um poderoso campo eletromagnético.
Se existirem áxions, então os poderosos campos magnéticos dos pulsares os tornam o lugar perfeito para procurá-los.
Na sua investigação recente, a equipe internacional de físicos e astrónomos desenvolveu um quadro teórico que os ajudou a compreender como os axiões podem ser produzidos nestas regiões estelares, bem como como podem ser convertidos em ondas de rádio emitidas pela rotação dos pulsares.
Usando simulações de computador, a equipe foi capaz de modelar com sucesso a produção de áxions em torno de pulsares e prever o sinal de rádio adicional resultante que provavelmente indicaria a presença de áxions, de outra forma invisíveis.
Com esta informação, a equipe utilizou então observações de 27 pulsares próximos, comparando os seus modelos com estas fontes reais de ondas de rádio cósmicas. Apesar de suas melhores tentativas, no entanto, a equipe não conseguiu encontrar nenhuma evidência conclusiva que apontasse para a existência dos esquivos áxions.
No entanto, a equipe sente que a ausência de confirmação da existência de áxions é uma descoberta intrigante, dado que as suas simulações lhes permitiram colocar os limites mais fortes já produzidos nas interações que os áxions provavelmente serão capazes de ter com a luz.
“Os limites aqui apresentados são os mais fortes até o momento para as massas dos áxions”, escreveu a equipe num artigo recente que detalha a sua investigação, “e crucialmente não se baseiam na suposição de que os áxions são matéria escura”.
No futuro, eles esperam que a modelagem adicional possa ajudar a finalmente resolver essas questões, com a pesquisa da equipe marcando o início do que poderia representar um novo campo interdisciplinar que visa saber se essas misteriosas partículas subatômicas hipotéticas existem e, claro, se elas podem ainda estar relacionado de alguma forma com a busca pela sempre esquiva matéria escura do universo.
O estudo da equipe , “Novel Constraints on Axions Produced in Pulsar Polar-Cap Cascades”, foi escrito pelos autores Dion Noordhuis, Anirudh Prabhu, Samuel J. Witte, Alexander Y. Chen, Fábio Cruz e Christoph Weniger, e foi publicado na Physical Review Letters.
Fonte: TheDebrief (acessado 14/12/2023)
Explicação da parte final do artigo:
A ausência de confirmação da existência dos áxions, conforme observado pela equipe de cientistas, é considerada uma descoberta intrigante pelos seguintes motivos: durante a pesquisa, eles realizaram simulações detalhadas que possibilitaram estabelecer os limites mais robustos até o momento nas interações que os áxions poderiam ter com a luz.
Os limites mencionados representam as restrições mais fortes já alcançadas para as massas dos áxions, indicando quão pouco essas partículas interagem com a luz em comparação com as previsões teóricas. Essa constatação é significativa porque, mesmo sem a confirmação direta da presença dos áxions nos dados observacionais dos pulsares, a equipe conseguiu quantificar a escala das interações possíveis entre essas partículas e a luz.
O destaque para a ausência de suposição de que os áxions são a matéria escura é crucial. Os cientistas ressaltam que esses resultados não assumem automaticamente que os áxions desempenham o papel de matéria escura no universo. Em vez disso, os limites estabelecidos refletem uma abordagem imparcial, sem assumir uma conexão direta entre os áxions e a matéria escura. Isso fortalece a credibilidade da pesquisa, tornando-a uma exploração valiosa na compreensão das propriedades e interações dos áxions, independentemente de sua relação com a matéria escura. Essa abordagem rigorosa contribui para a fundamentação científica e a objetividade do estudo.
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