Os pesquisadores propõem aprender mais sobre a matéria escura procurando seus efeitos dentro dos exoplanetas

Impressão artística de um exoplaneta gasoso. Grandes planetas gasosos acumulariam mais matéria escura, portanto, são bons candidatos para a busca dessa substância misteriosa. Crédito da imagem: NASA / JPL-Caltech

Grandes exoplanetas gasosos podem ser preenchidos com matéria escura autodestrutiva. E agora, uma equipe de pesquisadores propôs usar o Telescópio Espacial James Webb, a ser lançado em breve, para rastrear gigantes distantes na galáxia em busca de efeitos de aquecimento potenciais que poderiam surgir da substância misteriosa, que supera a matéria regular em quase 6 para 1 no universo.

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Os físicos sabem que a matéria escura existe porque atrai gravitacionalmente estrelas e galáxias. Mas, até agora, o material invisível frustrou todas as tentativas de compreender melhor suas propriedades.

Muitas teorias da matéria escura propõem que ela é feita de partículas individuais e que essas partículas às vezes podem se chocar umas com as outras, bem como partículas regulares de matéria, disse Juri Smirnov, físico de astropartículas da Universidade Estadual de Ohio. De acordo com esses modelos, duas partículas de matéria escura também podem se chocar e se aniquilar, gerando calor, acrescentou.

Se essas suposições forem verdadeiras, as partículas de matéria escura devem ocasionalmente colidir com objetos grandes, como exoplanetas, fazendo com que as partículas percam energia e se acumulem dentro desses mundos. Lá, elas poderiam aniquilar uns aos outros e produzir um sinal de calor mensurável que é visível de longe, disse Smirnov. 

Junto com sua colega Rebecca Leane, pesquisadora de pós-doutorado no SLAC National Accelerator Laboratory em Menlo Park, Califórnia, Smirnov sugeriu usar o telescópio espacial Webb, que fará a varredura dos céus na parte infravermelha do espectro eletromagnético, para procurar por essa assinatura de calor característica. 

Exoplanetas maiores acumulariam mais matéria escura, então os melhores candidatos para essas pesquisas seriam gigantes gasosos maiores que Júpiter, ou anãs marrons, mundos enormes que quase se tornaram estrelas, mas não conseguiram reunir gás suficiente para iniciar a fusão nuclear em seus núcleos, escreveram os pesquisadores em um artigo publicado em 22 de abril na revista Physical Review Letters.

Determinar que o calor vem da aniquilação da matéria escura e não de algum outro processo seria complicado, então Smirnov e Leane propõem procurar exoplanetas que foram arremessados para longe de sua estrela-mãe e são bastante antigos, o que significa que terão resfriado a temperaturas muito baixas. Se tal objeto estivesse brilhando anormalmente forte no infravermelho, isso poderia indicar a presença de matéria escura.

Mas um método ainda mais confiável seria pesquisar um grande número de exoplanetas em toda a Via Láctea e fazer um mapa de suas temperaturas, disse Smirnov. Espera-se que a matéria escura se acumule no centro da galáxia, então este mapa deve mostrar as temperaturas dos exoplanetas subindo ligeiramente conforme você olha mais de perto o núcleo da Via Láctea. 

Nenhuma atividade astrofísica conhecida poderia explicar tal assinatura. "Se vemos isso, deve ser matéria escura", disse Smirnov.

A captura de tal sinal pode ajudar os físicos a determinar a massa das partículas de matéria escura e a taxa na qual elas interagem com a matéria regular. Como o Webb, que deve ser lançado em outubro, já estará procurando exoplanetas por toda a galáxia, Smirnov acredita que o mapa da assinatura de calor potencial da matéria escura pode ser feito dentro de quatro a cinco anos.

"É uma ideia legal", disse Bruce Macintosh, um astrônomo que estuda exoplanetas na Universidade de Stanford, na Califórnia, e não esteve envolvido no trabalho. Os pesquisadores construíram detectores subterrâneos enormes na Terra para tentar capturar partículas de matéria escura, mas "há um limite para o tamanho de um detector que você pode construir como ser humano", acrescentou.

"Devemos tirar proveito das grandes coisas que a natureza oferece", disse Macintosh. 

Seu único problema com o estudo foi que Webb - que fará estudos direcionados e profundos de relativamente poucos objetos - pode não ser o melhor telescópio para o trabalho. O Telescópio Espacial Nancy Grace Roman, que deve ser lançado em meados da década, mapeará todo o céu em detalhes requintados e pode ser mais adequado para essa tarefa, acrescentou.

Originalmente publicado em Live Science.