A matéria escura poderia estar balançando suavemente o espaço-tempo ao nosso redor — e os cientistas podem finalmente saber como detectá-la
Um estudo teórico recente sugere que, em breve, uma série avançada de satélites poderá desvendar os segredos do componente mais enigmático do universo: a matéria escura. Este elemento, apesar de ser invisível – não emite, absorve ou reflete luz – exerce uma influência gravitacional significativa sobre a matéria ao seu redor. Embora a matéria escura seja muito mais prevalente do que a matéria comum, suas propriedades e composição ainda são um mistério.
Para enfrentar esse desafio, Hyungjin Kim, um físico teórico no centro acelerador DESY (Deutsches Elektronen-Synchrotron) na Alemanha, propôs uma nova abordagem para a detecção de partículas de matéria escura. Ele sugere o uso de detectores de ondas gravitacionais, dispositivos projetados para capturar perturbações sutis no tecido do espaço-tempo, uma ideia originalmente proposta por Albert Einstein.
Em um estudo publicado no Journal of Cosmology and Astroparticle Physics em dezembro de 2023, Kim especula que as partículas de matéria escura podem ser extremamente leves, conforme indicado por várias teorias populares. Em uma entrevista para o LiveScience, Kim comentou: “Partículas ultraleves aparecem frequentemente em muitas teorias que vão além do Modelo Padrão”, e algumas podem ser candidatas ideais para compor a matéria escura, o que poderia alterar nossa compreensão sobre essa substância misteriosa.
Diferentemente de outros candidatos a partículas de matéria escura, essas partículas ultraleves tendem a se comportar mais como ondas eletromagnéticas clássicas, segundo Kim.
Ele teoriza que as propriedades ondulatórias da matéria escura poderiam resultar em comportamentos imprevisíveis dentro do halo galáctico, de maneira semelhante às flutuações imprevisíveis na superfície do oceano. Essas mudanças, que podem se estender por distâncias imensas, poderiam fornecer pistas sobre a constituição da matéria escura.
Se a matéria escura for de fato ultraleve e se comportar como uma onda, então poderia ser detectável por meio de detectores de ondas gravitacionais, de acordo com a hipótese de Kim.
Ondas gravitacionais, conforme descrito na teoria da relatividade geral de Einstein, são perturbações no tecido do espaço-tempo. Ao atravessarem um detector de ondas gravitacionais, essas ondas alteram temporariamente a configuração espacial interna, modificando a distância entre dois espelhos ou componentes similares. Esta alteração permite aos cientistas identificar a presença de ondas gravitacionais.
Kim acredita que não apenas as ondas gravitacionais, mas também as flutuações de matéria escura, poderiam afetar essa distância, exercendo influência gravitacional sobre os espelhos, de forma semelhante à atração gravitacional da Terra sobre corpos celestes.
Ele sugere que essas flutuações de matéria escura poderiam interagir continuamente com detectores de ondas gravitacionais em nosso sistema solar. Para verificar se os detectores de ondas gravitacionais atuais poderiam detectar a matéria escura ultraleve, Kim analisou como partículas de diferentes tamanhos poderiam influenciar o espaço-tempo. Seus cálculos abrangeram uma ampla gama de massas, significativamente menores do que a massa de um elétron.
Seus resultados indicam que os detectores atuais, como o Observatório de Ondas Gravitacionais por Interferômetro Laser (LIGO), não têm sensibilidade suficiente para detectar flutuações de matéria escura. No entanto, futuros detectores de ondas gravitacionais no espaço, com distâncias significativamente maiores entre seus satélites, poderiam potencialmente medir os efeitos da matéria escura.
Kim ressalta que esses detectores espaciais, como o futuro Laser Interferometer Space Antenna (LISA), poderiam ser capazes de validar a hipótese da matéria escura ultraleve. Com o lançamento do LISA planejado para meados da década de 2030, essa teoria poderá ser testável em um futuro próximo. Enquanto isso, Kim também está investigando o potencial de estrelas de nêutrons girando rapidamente para detectar essas flutuações. [Space]
