Na procura da famigerada matéria escura, que não pode ser vista, nem medida, e representa cerca de 85% de toda a matéria do universo, cientistas têm concentrado sua pesquisa em tanques subterrâneos com xenônio líquido, observações cosmológicas de larga escala e aceleradores de partículas.
Agora, uma equipe de pesquisadores da Universidade da Califórnia, Riverside, nos EUA, está propondo uma forma inédita de detectar essas prováveis partículas fundamentais hipotéticas: os quase seis mil exoplanetas naturais já descobertos até hoje, segundo os últimos números da Nasa.
A ideia não é apenas intuitiva, mas se apoia em cálculos e modelos físicos consistentes, pois a matéria escura interage gravitacionalmente (curva o espaço-tempo). Assim, uma partícula de matéria escura teria mais chances de colidir com um exoplaneta, que é trilhões de vezes maior do que qualquer detector terrestre.
Além de uma gravidade mais forte, esses gigantes extrassolares apresentam uma característica que permitiria às partículas de matéria escura se acumular gradualmente em seus núcleos: as baixas temperaturas, que fazem com que os átomos se movam mais lentamente.
Segundo o estudo, publicado recentemente na revista Physical Review D, uma partícula de matéria escura superpesada (que tem cerca de um milhão de vezes a massa de um próton) entra no exoplaneta, colide com átomos em seu interior, perde energia e velocidade, e fica “presa” pela gravidade do planeta.
Uma nova teoria sobre microburacos negros
Essa concentração de partículas de matéria escura no núcleo de exoplanetas gigantes resultaria em uma consequência dramática. “Se as partículas de matéria escura forem pesadas o suficiente e não se aniquilarem, elas podem eventualmente entrar em colapso em um miniburaco negro“, segundo o primeiro autor do artigo.
Para o astrofísico Mehrdad Phoroutan-Mehr, se for possível encontrar buracos negros com a massa de um planeta, isso pode provar que a matéria escura é formada por partículas superpesadas, resistentes, que não se destroem entre si e, por isso, se acumulam até colapsar, como ocorre nas estrelas.
Embora o conceito de microburacos negros já tenha sido discutido anteriormente, especialmente em contextos ligados à matéria escura primordial, o novo estudo propõe uma teoria inédita sobre sua formação: a acumulação de matéria escura em exoplanetas.
Por outro lado, o buraco negro resultante do colapso planetário poderia funcionar como uma espécie de “assinatura indireta” da matéria escura superpesada que o originou. Ou seja, se não conseguimos “ver” a matéria escura, podemos procurar seus efeitos gravitacionais visíveis nos exoplanetas.
Como também é impossível observar diretamente o microburaco negro em si, a própria pesquisa sugere três pistas observacionais: planetas que desaparecem e deixam efeitos gravitacionais, emissões de radiação cósmica energética (quando o “monstro cósmico se alimenta”) e exoplanetas com temperaturas muito quentes.
Usando exoplanetas para detectar a matéria escura
Em um comunicado, Phoroutan-Mehr explica que, até hoje, exoplanetas permaneceram inexplorados nas pesquisas sobre matéria escura devido à escassez de dados. Porém, com a expansão dos conhecimentos atuais, esses objetos “poderão ser usados para testar e desafiar diferentes modelos de matéria escura”.
Diferentes modelos de matéria escura afetam esses objetos de maneiras distintas e detectáveis. Por exemplo, alguns modelos sugerem que a matéria escura pode aquecer estrelas de nêutrons, fornecendo pistas sobre suas propriedades fundamentais.
Até agora, os cientistas têm usado outros objetos astronômicos como “laboratórios naturais”: o Sol, estrelas de nêutrons e anãs brancas. Por exemplo, se observássemos uma estrela de nêutrons antiga, que deveria estar fria, mas está quente, isso seria evidência de matéria escura que interage termicamente.
“Se os astrônomos descobrissem uma população de buracos negros do tamanho de planetas, isso poderia oferecer fortes evidências a favor do modelo da matéria escura superpesada e não aniquiladora”, afirma Phoroutan-Mehr. Mesmo exoplanetas que não colapsaram em buracos negros podem descartar ou refinar modelos teóricos.
De forma provocativa, o estudo liga teoria de partículas invisíveis com astrofísica observacional e sugere sinais indiretos de algo que ainda não conseguimos detectar. Contudo, a possível geração de miniburacos negros de massa planetária aponta para previsões observacionais e abre novas portas para a compreensão da matéria escura.
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