Na tentativa de explicar a matéria escura, a forma misteriosa que compõe a maior parte da massa total do Universo, mas não emite, absorve ou reflete luz, vários cientistas têm elaborado diferentes construções de modelos do universo primordial. Embora a maioria deles tenha identificado essa forma indetectável em taxas de rotação de estrelas dentro das galáxias, ninguém sabe exatamente o que ela é.
Trabalhos anteriores presumiam que a matéria escura era simples: um único tipo de partícula extremamente leve, inundando o universo, que quase nunca interagia com a matéria normal. Mas as intensas pesquisas por novas partículas desse tipo não deram em nada. Ou seja, ainda faltam modelos teóricos
Agora, um estudo recente, feito por uma equipe internacional de cosmólogos e ainda não revisado por pares, propõe um novo modelo de matéria escura chamado "Reciclagem". A solução proposta pelos autores para explicar a geração de partículas massivas de matéria escura logo depois do Big Bang é simplista: salpicar o cosmos de buracos negros primordiais (PBHs na sigla em inglês).
Como a matéria escura surge no novo modelo?
De acordo com o novo estudo, durante uma transição de fase cósmica do Universo, partículas de matéria escura podem ter ficado temporariamente presas a um estado de energia mais alto (chamado pelos astrônomos de "falso vácuo").
Em algum momento, esses "bolsões" entraram em colapso formando os chamados buracos negros primordiais (PBHs), os primeiros formados após o Bing Bang. A partir daí, esses objetos teóricos poderiam evaporar através do fenômeno conhecido como "radiação Hawking" para reproduzir as partículas do setor escuro, antes da nucleossíntese do Big Bang, período de formação dos núcleos dos elementos leves, como hidrogênio e hélio.
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"Esse mecanismo é particularmente adequado para a produção de matéria escura ultra pesada (UHDM) com massa maior do que aproximadamente 1012 gramas", explica o estudo. Na prática, esse peso não passa de um grama, mas é bastante para um material indetectável.
Como o novo modelo lida com a matéria escura leve no Universo?
A matéria escura pesada ficou presa dentro de bolhas.Fonte: Getty Images
Para explicar a quantidade limitada de matéria escura massiva, os autores observam que o Universo primordial passou por graves transições de fase à medida que as força da natureza se separaram até restarem apenas: a gravitacional, a eletromagnética e as nucleares forte e fraca.
Nesse modelo, a matéria escura mais leve era prevalente nos tempos mais antigos, mas se tornou mais pesada nos períodos posteriores, até entrar em colapso e formar os PBHs. Mas, à medida que os buracos negros evaporaram, a matéria escura retornou, porém em quantidade total limitada.
Conclusões da teoria de reciclagem da matéria escura
A detecção de uma única partícula escura abriria uma nova era para estudos do Big Bang. Fonte: Getty Images
O modelo de evaporação traz como principal consequência uma grande variedade de tipos de partículas, da mesma forma que a nossa matéria comum é composta pela proverbial tabela periódica de elementos. Isso é proposto porque, embora partilhem muitas características (como uma invisibilidade quase total), as partículas de matéria escura possuem massas, velocidades e formas diferentes.
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No entanto, uma prova empírica para comprovar essas hipóteses ainda está muito distante porque, até o momento, tudo não passa de conceitos hipotéticos. Nesse sentido, somente a detecção direta de uma partícula escura, o que está sendo tentado através de observação das ondas gravitacionais do Big Bang, poderia fornecer um acesso direto a esse ponto de virada significativo do Universo.
Isso representaria uma nova era de estudos sobre as interações entre as supostas diferentes espécies de matéria escura, que constituiriam uma intricada teia de física atuando de forma invisível no Universo inteiro.
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