MADRID 4 ago. (EUROPA PRESS) -
A matéria escura pode ter se formado em um setor oculto na borda do universo, uma espécie de "mundo espelho" com suas próprias versões de partículas e forças.
Embora completamente invisível para os seres humanos, esse setor oculto obedeceria a muitas das mesmas leis físicas que o universo conhecido, de acordo com estudos publicados na Physical Review D pelo professor Stefano Profumo, da Universidade da Califórnia, em Santa Cruz.
A ciência forneceu evidências convincentes da existência da matéria escura, que compõe 80% da matéria do universo. Sua presença explica o que une as galáxias e as leva a girar. Descobertas como a estrutura em grande escala do universo e as medições da radiação cósmica de fundo em micro-ondas também mostram que algo ainda indeterminado permeia toda essa escuridão. O que ainda é desconhecido são as origens da matéria escura e, portanto, quais são suas propriedades corpusculares.
A ideia do "mundo espelhado" é inspirada na cromodinâmica quântica (QCD), a teoria que descreve como os quarks se ligam dentro dos prótons e nêutrons por meio da interação nuclear forte.
No novo trabalho de Profumo, a força forte é replicada no setor escuro como uma teoria de confinamento da "QCD escura", em que suas próprias partículas (quarks escuros e glúons escuros) se unem para formar partículas compostas pesadas conhecidas como bárions escuros. Sob certas condições no universo primitivo, esses bárions escuros poderiam se tornar densos e maciços o suficiente para entrar em colapso sob sua própria gravidade, formando buracos negros extremamente pequenos e estáveis, ou objetos que se comportam de forma semelhante aos buracos negros.
Esses remanescentes semelhantes a buracos negros seriam apenas algumas vezes mais pesados do que a massa de Planck (a escala de massa fundamental da gravidade quântica), mas se fossem produzidos na quantidade certa, poderiam ser responsáveis por toda a matéria escura observada atualmente. Como interagiriam somente por meio da gravidade, seriam completamente invisíveis aos detectores de partículas, mas sua presença moldaria o universo em grande escala.
Esse cenário oferece uma nova estrutura testável com base na física estabelecida, ao mesmo tempo em que amplia a extensa pesquisa da UC Santa Cruz sobre como princípios teóricos profundos poderiam ajudar a explicar uma das maiores questões em aberto na cosmologia.
Outro estudo recente de Profumo, publicado em maio na mesma revista, explora se a matéria escura poderia ser produzida pelo "horizonte cósmico" em expansão do universo, essencialmente o equivalente cosmológico do horizonte de eventos de um buraco negro.
PARTÍCULAS IRRADIADAS
Este artigo pergunta: se o universo passou por um breve período de expansão acelerada após a inflação - algo menos extremo do que a inflação, mas ainda assim expandindo mais rápido do que a radiação ou a matéria permitiriam - essa fase poderia ter "irradiado" partículas para a existência?
Usando princípios da teoria quântica de campos no espaço-tempo curvo, o artigo mostra que uma ampla gama de massas de matéria escura poderia resultar desse mecanismo, dependendo da temperatura e da duração dessa fase.
Profumo enfatiza que isso não requer nenhuma suposição sobre como a matéria escura interage, apenas que ela é estável e produzida gravitacionalmente. A ideia é inspirada na maneira como os observadores próximos aos horizontes cósmicos, como os de um buraco negro, percebem a radiação térmica devido aos efeitos quânticos.
"Ambos os mecanismos são altamente especulativos, mas oferecem cenários autônomos e computáveis que não dependem de modelos convencionais de matéria escura particulada, que estão cada vez mais tensos devido à falta de resultados experimentais", disse Profumo, que também é vice-diretor de teoria do Instituto Santa Cruz de Física de Partículas, em um comunicado.
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