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Mistério da matéria perdida do cosmos é desvendado com ajuda de rajadas de rádio

Daniele Cavalcante

Uma equipe internacional de astrônomos conseguiu solucionar o mistério da matéria “escondida” do universo, que vem intrigando cientistas desde a década de 1990. É que, até agora, os pesquisadores ainda não haviam encontrado toda a matéria comum que deveria existir no cosmos, mesmo sabendo onde procurá-la.

O universo é composto por três grandes categorias: a "matéria comum", matéria escura e energia escura. A primeira delas é também chamada de matéria bariônica, e é tudo aquilo que podemos ver e tocar. Essencialmente, é a matéria de que somos feitos, assim como os planetas e estrelas. É tudo o que consta na tabela periódica. Então, temos a matéria escura e a energia escura, que não podemos ver. Juntas, elas formam 95% de toda a matéria do universo, de acordo com medições de algumas décadas atrás. No entanto, já que não é possível vê-las, elas ainda são bastante misteriosas.

Quando os cientistas calcularam que a matéria comum compõe 5% do universo, eles foram aos telescópios para confirmar a teoria. Só que… eles não a encontraram. Faltou uma quantidade considerável para chegar à porcentagem prevista pelos números. Será que a conta estava errada? Ou a matéria bariônica estava de algum modo “escondida”?

Mas os astrônomos sabiam onde poderiam encontrá-la e, assim, vários métodos diferentes foram usados ao longo dos anos ​​para tentar detectar a matéria que faltava - sem sucesso. O principal problema é que o restante da matéria estava em regiões específicas do espaço, difíceis de observar.

Uma visualização de como um sinal FRB viaja através do espaço e o que acontece com o sinal quando ele se depara com a matéria que faltava encontrar (Imagem: ICRAR)

Com uma nova técnica pioneira, no entanto, a equipe internacional conseguiu resolver esse problema. Em um novo estudo publicado na revista Nature, os pesquisadores detalham sua descoberta e revelam como os sinais utilizados na busca por FRBs foi de grande utilidade para encontrar a matéria restante, além de fornecer uma maneira totalmente nova de ver o cosmos.

Jean-Pierre Macquart, astrônomo do Centro Internacional de Pesquisa em Radioastronomia da Austrália, faz parte dessa equipe, que tem pesquisado o cosmos em busca de explosões rápidas de rádio (FRBs) usando uma enorme variedade de telescópios localizados no interior da Austrália - o conjunto chamado Australian Square Kilometer Arrometer Pathfinder (ASKAP). As FRBs são explosões extremamente energéticas que viajam pelo espaço e são detectadas pelas 36 antenas do ASKAP.

Então, a equipe percebeu que as explosões também poderiam ser usadas para detectar a "matéria faltante" do universo. Para ser detectado pelo ASKAP na Terra, as ondas de rádio dessas explosões viajam de galáxias distantes e passam por espaços que consideramos “vazios”, mas que estão cheios de partículas como elétrons que podem colidir com as ondas enquanto elas percorrem uma distância de até 3 bilhões de anos-luz.

À medida que as ondas viajam pelo cosmos, elas interagem com os elétrons, que por sua vez alteram um pouco o sinal de rádio. É essa alteração que foi fundamental para encontrar a matéria que faltava. Os astrônomos conseguiram contar o número desses elétrons, e obtiveram uma medida da matéria escondida no cosmos. Depois de estudar cinco FRBs diferentes, que vieram de cinco locais distintos, a equipe obteve medidas alinhadas quase perfeitamente com as previsões de quanta matéria comum deveria existir no universo - ou seja, os 5%.

Uma das antenas do ASKAP (Foto: ASKAP)

Isso significa que os modelos atuais dos astrônomos e cosmólogos estavam corretos. O problema foi finalmente resolvido. Os cálculos estavam prevendo tudo corretamente. "Isso enterra o que poderia ter sido um verdadeiro constrangimento cósmico", desse Xavier Prochaska, astrônomo da Universidade da Califórnia, Santa Cruz e co-autor do artigo. Ele disse que os cientistas já esperavam detectar a matéria que faltava, mas todo esse tempo que não foram capazes de fazer isso “foi uma vergonha”.

O melhor de tudo é que essa técnica pode ser usada para solucionar outros mistérios. Por exemplo, os astrônomos talvez possam conseguir mapear a teia cósmica, ou seja, os filamentos que conectam todo o universo.


Fonte: Canaltech