MADRID 17 jun. (EUROPA PRESS) -
Simulações de supercomputadores produziram imagens gêmeas da Via Láctea para encontrar respostas sobre um dos maiores mistérios do universo: a matéria escura.
Essa é a substância invisível que compõe cerca de 85% de toda a matéria existente e que só foi inferida pelo efeito da gravidade.
A pesquisa foi liderada pela cosmóloga Vera Gluscevic, da Universidade do Sul da Califórnia (USC); Ethan Nadler, ex-pesquisador de pós-doutorado da USC e dos Observatórios Carnegie, que agora é professor adjunto da Universidade da Califórnia, em San Diego; e Andrew Benson, cientista da equipe dos Observatórios Carnegie.
Eles batizaram seu projeto de simulação de "COZMIC", abreviação de "Cosmological Simulations of Zooming with Initial Conditions Beyond Cold Dark Matter" (Simulações cosmológicas de zoom com condições iniciais além da matéria escura fria).
Os cientistas sabem há décadas que a matéria escura existe, mas até agora não conseguiram estudar como as galáxias nascem e evoluem em um universo onde a matéria escura e a matéria normal interagem. O COZMIC tornou isso possível, disse a equipe.
O desenvolvimento do COZMIC e os resultados da equipe estão descritos em três estudos publicados no The Astrophysical Journal.
O NÚCLEO DE MATÉRIA ESCURA
Os cientistas sabem que a matéria escura é real porque ela afeta a forma como as galáxias se movem e se mantêm unidas. Por exemplo, as galáxias estão girando tão rápido que deveriam se afastar, mas não o fazem. Algo invisível as mantém unidas; muitos cientistas acreditam que a matéria escura é a chave para esse fenômeno, uma ideia sugerida pela primeira vez em 1933 pelo pesquisador suíço Fritz Zwicky. A pesquisa sobre a matéria escura evoluiu desde então.
O estudo da matéria escura é complexo porque ela não emite luz ou energia facilmente detectável. Os cientistas estudam a matéria escura observando como ela afeta os movimentos e as estruturas, como as galáxias. Entretanto, isso é como estudar a sombra de alguém sem poder examinar em detalhes a pessoa que a está projetando.
Para esse conjunto de estudos, a equipe de pesquisa implementou uma nova física - não apenas a física de partículas padrão e a relatividade - e programou um supercomputador para criar simulações cosmológicas muito detalhadas por meio do COZMIC para testar diferentes ideias sobre o possível papel da matéria escura.
"Queremos medir as massas e outras propriedades quânticas dessas partículas e como elas interagem com todo o resto", disse Gluscevic em um comunicado. "Com o COZMIC, pela primeira vez, podemos simular galáxias como a nossa sob leis físicas radicalmente diferentes e testá-las contra observações astronômicas reais.
Além de Gluscevic, Nadler e Benson, a equipe por trás do COZMIC inclui Hai-Bo Yu, da UC Riverside; Daneng Yang, ex-UC Riverside e agora do Observatório Purple Mountain da Academia de Ciências da Califórnia (CAS); Xiaolong Du, da UCLA; e Rui An, ex-USC.
VÁRIOS CENÁRIOS DE MATÉRIA ESCURA
"Nossas simulações revelam que as observações das menores galáxias podem ser usadas para distinguir modelos de matéria escura", disse Nadler.
Para os estudos do COZMIC, os cientistas consideraram os seguintes cenários de comportamento da matéria escura:
- Modelo de bola de bilhar: Nesse primeiro estudo, cada partícula de matéria escura colide com prótons nos estágios iniciais do universo, de modo semelhante ao que as bolas de bilhar fazem quando são colocadas em movimento. Essa interação suaviza as estruturas de pequena escala e elimina as galáxias satélites da Via Láctea. O estudo também inclui cenários em que a matéria escura se move em altas velocidades e outros em que ela é composta de partículas de massa extremamente baixa.
- Modelo de setor misto: Esse segundo estudo é um cenário híbrido no qual algumas partículas de matéria escura interagem com a matéria normal, mas outras passam por ela.
- Modelo de autointeração: Para esse terceiro estudo, os cientistas simularam um cenário no qual a matéria escura interage consigo mesma no início dos tempos e hoje, alterando a formação de galáxias ao longo da história cósmica. Durante a execução dessas simulações, os cientistas alimentaram o supercomputador com nova física para produzir uma galáxia cuja estrutura mostra as características dessas interações entre a matéria normal e a matéria escura, explicou Benson.
Gluscevic acrescentou: "Embora muitas simulações anteriores tenham explorado os efeitos da massa da matéria escura ou das auto-interações, até agora nenhuma simulou as interações da matéria escura com a matéria normal. Essas interações não são exóticas nem implausíveis. De fato, é provável que elas existam.
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