A matéria escura, a hipótese de formar cerca de um quarto do universo, mas que parece não interagir com a luz, pode ter uma pequena carga elétrica, de acordo com um novo estudo.
Até agora, a matéria escura tornou sua presença conhecida apenas pela gravidade, puxando estrelas e galáxias. Mas agora, os astrofísicos Julian Muñoz e Abraham Loeb, da Universidade de Harvard, sugerem que uma pequena fração de partículas de matéria escura pode ter uma pequena carga elétrica - o que significa que a matéria escura pode interagir com a matéria normal através da força eletromagnética.
Se verdadeira, essa ideia não apenas representaria um grande passo no entendimento da matéria escura, mas também explicaria um mistério recente que tem confundido os cosmólogos.
Arrefecimento curioso
Em fevereiro, os astrônomos anunciaram a primeira detecção de um sinal indescritível do gás hidrogênio desde o amanhecer cósmico, período cerca de 180 milhões de anos após o Big Bang, quando as primeiras estrelas começaram a brilhar. Nesse momento, o gás hidrogênio flutuando entre as estrelas estava mais frio que o fundo cósmico de microondas, a radiação restante do Big Bang que banha o universo.
Como o hidrogênio é mais frio que esse brilho posterior, o gás absorve a radiação - em particular, a radiação com um comprimento de onda de 21 centímetros (8,3 polegadas). Medindo a absorção da radiação pelo hidrogênio, os astrônomos podem entender melhor o amanhecer cósmico, uma era relativamente desconhecida da história cósmica. Usando uma antena de rádio na Austrália Ocidental chamada Experimento para Detectar a Época Global da Época de Reionização (EDGES), uma equipe de astrônomos conseguiu detectar essa absorção pela primeira vez.
"Esta é, por si só, uma incrível descoberta científica", disse Muñoz à Live Science. Mais do que isso, acrescentou, os astrônomos descobriram que o dobro do fóton era absorvido pelo hidrogênio do que o esperado. Para o gás absorver tanta radiação, teria que ser ainda mais frio do que os cientistas pensavam.
Muñoz e Loeb propuseram que a matéria escura poderia ser a culpada pelo curioso resfriamento. Em um artigo publicado em 30 de maio na revista Nature, eles descobriram que se menos de 1% da matéria escura tivesse cerca de um milhão de milionésimo da carga elétrica de um elétron, essa matéria indescritível poderia extrair calor do hidrogênio - semelhante a como cubos de gelo esfriam sua limonada. "O gelo aqui é a matéria escura", disse Muñoz.
A ideia deles não é completamente nova. Décadas atrás, os físicos propuseram que as partículas de matéria escura poderiam ter uma carga elétrica.
E não é a única explicação para esse resfriamento. Em um artigo de 1º de março da revista Nature, Rennan Barkana, cosmologista da Universidade de Tel Aviv em Israel, propôs que uma forma mais geral de matéria escura, que não necessariamente tem carga, poderia resfriar a matéria normal e explicar os dados do EDGES .
Ambas as propostas de matéria escura fazem previsões semelhantes, disse Barkana, que não estava envolvido no estudo atual.
"Este é um momento de otimismo cauteloso e de manter a mente aberta, tanto sobre a observação por rádio quanto sobre a interpretação", disse Barkana à Live Science.
Dezenas de idéias
A matéria escura é apenas uma das dezenas de idéias propostas para explicar a anomalia. Por exemplo, em vez de o gás ser mais frio, a radiação de fundo pode ser mais quente do que o esperado, com algum processo exótico produzindo mais radiação que ainda precisa ser contabilizada. Ou, simplesmente, pode haver erros na análise ou medição.
De fato, a observação EDGES é a primeira do gênero e, embora a equipe tenha passado dois anos checando e checando a análise, os pesquisadores precisarão de mais dados para confirmar os resultados intrigantes.
"Se o EDGES estiver correto, não acho que exista uma explicação convencional convincente", disse Steven Furlanetto, astrofísico da Universidade da Califórnia, em Los Angeles, que não participou do estudo. "Você realmente precisa ir a um desses cenários de física fora do padrão e, nesse caso, acho que está bem aberto".
Muñoz, no entanto, é parcial para a explicação da matéria escura. "Se o EDGES está certo, parece muito difícil que isso não seja o resultado da matéria escura", disse ele.
Vários instrumentos ao redor do mundo já estão se preparando para fazer observações mais detalhadas. Diferentemente do EDGES, alguns experimentos, como um radiotelescópio na África do Sul, chamado Hydroch Epoch of Reionization Array, serão capazes de medir como a absorção varia no céu. Se uma pequena fração da matéria escura é eletricamente carregada, como Muñoz e Loeb dizem, isso criará um padrão distinto nessa variação - fornecendo um teste essencial para a matéria escura eletricamente carregada.
