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Lentes gravitacionais causadas por matéria escura ajudam a estimar massa de partícula misteriosa

Apesar de invisível, matéria escura é capaz de afetar a luz que vem de objetos cósmicos até a Terra

Foto de campo profundo/Nasa

É possível estimar a velocidade de algo que parece ser invisível a todos os instrumentos? Esse é o desafio que um grupo de físicos da Universidade da Califórnia em Davis está enfrentando. O foco deles é a matéria escura, a substância misteriosa que compõe cerca de um quarto do nosso universo. A pesquisa foi abordada nos avisos mensais da Royal Astronomical Society, da Inglaterra.

Ainda não se sabe exatamente no que consiste a matéria escura. Mas é conhecida  a atracão gravitacional exercida por aglomerados de matéria escura, capaz inclusive de  distorcer a luz que chega até nós vinda de objetos distantes. Chris Fassnacht, professor de física da UC Davis, e colegas estão usando essa distorção, que é chamada de lente gravitacional, para aprender mais sobre as propriedades da matéria escura.

As ideias mais difundidas sustentam que a matéria escura seria “fria”; isto significa que suas partículas se movem lentamente em comparação com a velocidade da luz, diz Fassnacht. Esse conceito também está ligado à possível massa das partículas feitas de matéria escura. Quanto menor a massa da partícula, mais ‘quente’ será, e mais rápido ela se moverá.

O modelo que descreve uma matéria escura fria (e dotada de mais massa) parece funcionar bem para observações astronômicas de objetos  muito grandes, disse Fassnacht, mas não funciona tão bem na escala de galáxias individuais. Isso levou a proposição de outros modelos, incluindo o de uma matéria escura ‘quente’, que seria composta de partículas mais leves e de movimento mais rápido. Mas o modelo de matéria escura ‘quente’, com partículas que se deslocam a velocidades próximas à da luz, foi descartado por observações.

Jen-Wei Hsueh, ex-aluna de pós-graduação da UC Davis, junto com Fassnacht e com colegas, procuraram usar o efeito da lente gravitacional para fazer uma estimativa do máximo de “calor”, e, consequentemente, da massa,   que a matéria escura poderia ter. Eles mediram o brilho de sete quasares distantes cujo brilho é afetado pelo efeito de lente gravitacional para procurar por mudanças causadas por eventuais bolhas de matéria escura. A seguir, usaram esses resultados para estimar o tamanho desses aglomerados de matéria escura.

Se as partículas de matéria escura forem mais leves, mais quentes e se moverem mais rapidamente, elas não conseguirão se agrupar para formar estruturas com tamanho inferior a um determinado limite, disse Fassnacht. “Abaixo de um certo tamanho, elas ficariam espalhadas “, disse ele.

Os resultados colocam um limite mais baixo na massa de uma partícula potencial de matéria escura, sem descartar a matéria escura fria, disse ele. Os resultados da equipe representam uma grande melhoria em relação a uma análise anterior, a partir de 2002, e são comparáveis ​​aos resultados recentes de uma equipe da UCLA.

Fassnacht espera coletar observações de mais objetos afetados por lentes gravitacionais para melhorar a precisão estatística da pesquisa. “Precisamos examinar cerca de 50 objetos para obter uma boa estimativa de limite para o quanto a matéria escura poderá ser quente”, disse ele.