A matéria escura, um dos componentes mais enigmáticos do universo, continua a desafiar a observação direta devido à sua incapacidade de interagir com a luz. Agora, cientistas exploram a possibilidade de detectá-la por meio de ondas gravitacionais, segundo reportagem do portal Space.com.
Essas ondas surgem quando buracos negros colidem e se fundem, podendo carregar impressões da matéria escura. O fenômeno seria especialmente notável se esses eventos ocorrerem em regiões densamente povoadas por essa substância misteriosa.
O estudo recente sugere que, em áreas do espaço onde nuvens densas de matéria escura estão presentes, as ondas gravitacionais resultantes de fusões de buracos negros podem revelar traços dessa matéria. Rodrigo Vicente, pesquisador do GRAPPA (Gravitation Astroparticle Physics Amsterdam), destaca que usar buracos negros para procurar matéria escura seria uma abordagem revolucionária, permitindo explorar escalas menores do que nunca.
A equipe desenvolveu um método para prever a forma que uma onda gravitacional deve ter ao passar por matéria escura, em vez de espaço vazio. Esse modelo serve como uma espécie de assinatura a ser buscada nos dados dos observatórios.
A matéria escura, embora invisível, pesa cerca de cinco vezes mais que a matéria ordinária. Ela não pode ser composta por prótons, nêutrons e elétrons, pois esses interagem com a luz.
A única maneira de os astrônomos inferirem sua existência é através de sua interação gravitacional, que curva o espaço-tempo e afeta a matéria e a luz comuns. Pesquisadores buscam partículas fora do Modelo Padrão da física que possam explicar a matéria escura, incluindo o hipotético ‘escalar leve’, com massa muito menor que a de um elétron.
Em torno de um buraco negro em rotação, a energia rotacional pode ser transferida para a matéria escura escalar leve, amplificando sua densidade como se fosse manteiga sendo batida. Se essa ‘manteiga’ de matéria escura se tornar suficientemente densa, ela pode influenciar as ondas gravitacionais de buracos negros em fusão, deixando uma impressão característica.
Após identificar essa assinatura, Vicente e sua equipe analisaram dados do LIGO (Observatório de Ondas Gravitacionais por Interferômetro Laser) e outros detectores, como KAGRA e Virgo. A pesquisa focou em 28 sinais claros de fusões de buracos negros catalogados pelos observatórios.
Desses sinais, 27 pareciam originar-se de fusões em regiões relativamente vazias do espaço. No entanto, um sinal identificado como GW190728, detectado em 19 de julho de 2019, mostrou indícios de ter ocorrido em uma área densa em matéria escura.
Esse evento envolveu buracos negros com massa combinada de 20 vezes a do Sol e localizado a cerca de 8 bilhões de anos-luz de distância. Os pesquisadores apontam que pode ser um indicativo de matéria escura ‘manteigosa’ acumulada em torno dos objetos.
Embora a equipe ressalte que isso não constitui uma detecção positiva de matéria escura, o estudo oferece pistas sobre o que procurar em futuras investigações. Josu Aurrekoetxea, do Departamento de Física do Instituto de Tecnologia de Massachusetts (MIT), afirma que os buracos negros podem aumentar a densidade da matéria escura, algo que agora pode ser investigado através da análise das ondas gravitacionais emitidas durante suas fusões.
Os resultados da pesquisa foram publicados recentemente na revista Physical Review Letters. O trabalho abre uma nova fronteira metodológica para a astrofísica, ao transformar detectores de ondas gravitacionais em instrumentos indiretos de caça à matéria escura.
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