Diga a palavra "antimatéria" e imediatamente as pessoas pensam em ficção científica - anti-universos, combustível para os motores de velocidade da empresa e assim por diante. A antimatéria é composta de partículas elementares, cada uma com a mesma massa que suas contrapartes de matéria correspondentes - prótons, nêutrons e elétrons -, mas com cargas e propriedades magnéticas opostas. Quando partículas de matéria e antimatéria colidem, elas se aniquilam e produzem energia de acordo com a famosa equação de Einstein, E = mc2. Mas a antimatéria não é algo disponível em todas as farmácias da esquina (e nem o plutônio, para continuar com o tema do filme) e não há muito por aí, ao que parece. Mas, de acordo com a teoria, nem sempre foi assim, e os cientistas estão usando o Observatório de Raios-X Chandra para procurar evidências de antimatéria que estavam presentes no universo primitivo. E não é um trabalho fácil ...
De acordo com o modelo do Big Bang, o Universo foi inundado de partículas de matéria e antimatéria logo após o Big Bang. A maior parte desse material foi aniquilada, mas, como havia um pouco mais de matéria do que a antimatéria - menos de uma parte por bilhão - apenas a matéria foi deixada para trás, pelo menos no universo local.
Acredita-se que quantidades vestigiais de antimatéria sejam produzidas por fenômenos poderosos, como jatos relativísticos alimentados por buracos negros e pulsares, mas ainda não foram encontradas evidências de antimatéria remanescente no universo infantil.
Como poderia uma antimatéria primordial sobreviver? Logo após o Big Bang, acreditava-se haver um período extraordinário, chamado inflação, quando o Universo se expandiu exponencialmente em apenas uma fração de segundo.
"Se aglomerados de matéria e antimatéria existissem um ao lado do outro antes da inflação, agora eles podem ser separados por mais do que a escala do Universo observável, então nunca os veríamos se encontrar", disse Gary Steigman, da Ohio State University, que conduziu o estudo. "Mas eles podem ser separados em escalas menores, como as de superaglomerados ou clusters, o que é uma possibilidade muito mais interessante."
Nesse caso, colisões entre dois aglomerados de galáxias, as maiores estruturas gravitacionais do Universo, podem mostrar evidências de antimatéria. A emissão de raios X mostra a quantidade de gás quente envolvida nessa colisão. Se parte do gás de um ou outro cluster tiver partículas de antimatéria, haverá aniquilação e os raios X serão acompanhados por raios gama.
Steigman usou os dados obtidos por Chandra e agora desorientou o Observatório Compton Gamma Ray para estudar o Bullet Cluster, onde dois grandes aglomerados de galáxias colidiram entre si em velocidades extremamente altas. A uma distância relativamente próxima e com uma orientação lateral favorável, vista da Terra, o Bullet Cluster fornece um excelente local de teste para procurar o sinal da antimatéria.
Confira esta animação muito bacana de aglomerados de galáxias se chocando.
"Esta é a maior escala em que esse teste de antimatéria já foi realizado", disse Steigman, cujo artigo foi publicado no Journal of Cosmology and Astroparticle Physics. "Estou procurando ver se pode haver aglomerados de galáxias que são feitas de grandes quantidades de antimatéria".
A quantidade observada de raios X de Chandra e a não detecção de raios gama dos dados de Compton mostram que a fração de antimatéria no Bullet Cluster é inferior a três partes por milhão. Além disso, simulações da fusão do Bullet Cluster mostram que esses resultados descartam quantidades significativas de antimatéria em escalas de cerca de 65 milhões de anos-luz, uma estimativa da separação original dos dois aglomerados em colisão.
"A colisão de matéria e antimatéria é o processo mais eficiente para gerar energia no Universo, mas pode não acontecer em escalas muito grandes", disse Steigman. "Mas ainda não desisti, pois planejo olhar para outros aglomerados de galáxias em colisão que foram descobertos recentemente."
Encontrar antimatéria no Universo pode dizer aos cientistas quanto tempo durou o período de inflação. "O sucesso desse experimento, apesar de um tiro no escuro, nos ensinaria muito sobre os estágios iniciais do universo", disse Steigman.
Steigman impôs restrições mais rígidas à presença de antimatéria em escalas menores, observando aglomerados de galáxias que não envolvem colisões tão grandes e recentes.
Fonte: Chandra / Harvard
