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Físicos revelam indícios de matéria escura

Dados de raios-X indicando áxions provocam interesse e alertas

 

Análises mais detalhadas são necessárias para confirmar se o Sol de fato está projetando partículas de matéria escura.
Por Elizabeth Gibney e Revista Nature

Uma análise realizada com 12 anos de dados telescópicos encontrou um sinal que alguns físicos acreditam poder ser a primeira detecção de matéria escura.

Astrônomos encontraram variações no fluxo de raios-X observados pela Agência Espacial Europeia que se adequam ao que seria esperado se áxions – partículas hipotéticas de matéria escura – estivessem interagindo com o campo magnético da Terra.

A matéria escura é o nome dado à substância que se acredita compor cerca de 85% de toda a matéria do Universo. Ela é ‘escura’ porque sua presença pode ser inferida pelo arrasto gravitacional que exerce sobre as estrelas do Universo, mas nenhuma tentativa de detectá-la de maneira convincente funcionou até agora.

Se confirmada, a identificação dos áxions seria uma descoberta colossal. O líder do estudo, o astrônomo George Fraser da University of Leicester, no Reino Unido, morreu apenas dois dias depois de enviar o artigo para publicação com seus colegas. O estudo foi “seu trabalho mais impressionante antes do fim”, escreveu Andy Lawrence, astrônomo do Instituto de Astronomia em Edimburgo, no Reino Unido, em seu blog e-Astronomer.

Mas ainda que o artigo tenha sido aceito pelo periódico Monthly Notices of the Royal Astronomical Society e publicado em 20 de outubro, os demais autores ainda não estão estourando champagne. “Nós encontramos um resultado incomum que não conseguimos explicar por nenhum método convencional, e essa teoria do áxion de fato explica tudo”, declara o coautor Andy Red, astrônomo de Leicester. “Mas isso é apenas uma hipótese, e a maioria das hipóteses não passa disso”, adiciona ele.

Áxions foram originalmente propostos para explicar uma anomalia em uma área diferente da física – a teoria da força nuclear forte, uma das quatro forças da natureza. Essas partículas sem carga, e muito leves, seriam criadas no núcleo solar e quase não interagiriam com a matéria comum, o que lhes permitiria passar por milhares de quilômetros de plasma solar e escapar para o espaço sideral. Mas os áxions poderiam interagir com campos magnéticos, como o que cerca a Terra, e se transformar em fótons de raios-X. Esses fótons são as partículas que os pesquisadores declaram talvez ter visto.

A equipe descobriu que, conforme a sonda europeia Multi Mirror Mission (XMM-Newton, ou “Missão de Espelhos Múltiplos), passava pelo forte campo magnético do lado  da Terra iluminado pelo Sol, ela encontrou um sinal levemente mais intenso de raios-X do que quando estava no lado sombreado da Terra. Descontando fontes conhecidas de raios-X, a radiação de fundo deveria ser a mesmo onde quer que a sonda estivesse, explica Read.

Em seu artigo de 67 páginas, os pesquisadores fizeram o possível para descartar fenômenos mais corriqueiros – a interação entre o vento solar e o campo magnético da Terra, por exemplo – como origem do excesso antes de invocar áxions como explicação, pondera Read.

Um aspecto incomum dessa análise é que ela mostra a XMM-Newton captando fótons de raios-X, mesmo sem estar olhando diretamente para o Sol. (Geralmente, espera-se que os fótons continuem se movendo na mesma direção dos áxions que os originaram). Mas os autores declaram que os áxions poderiam estar espalhados e que por isso foram captados pelo telescópio.

Os autores também mostram que indícios de um sinal semelhante pode ser encontrado em dados produzidos pelo Observatório Chandra de Raios-X, ainda que uma corroboração formal exija mais dados e anos de análises.

Nem todos estão convencidos pela interpretação dos áxions. O astrônomo Peter Coles da University of Sussex, no Reino Unido, chamou as evidências de “circunstanciais” em seu blog, In the Dark. “É tentador mas, se alguém me pedir para apostar, receio que provavelmente escolheria física de plasma local em vez de algo mais fundamental”, escreveu ele.

Igor Garcia Irastorza, que trabalha no Telescópio Solar de Áxions (CAST), com sede no laboratório de física CERN perto de Genebra, na Suíça, concorda que o sinal é intrigante. Mas o tipo de áxion que se encaixaria nesse sinal também se chocaria com outras observações astrofísicas, adverte ele. Além disso, as propriedades das partículas teriam que ser diferentes das que foram propostas durante décadas.

A confirmação das descobertas de Leicester vai exigir análises de outros experimentos de áxions que funcionam de maneira completamente diferente de telescópios, adiciona Konstantin Zioutas, que dirige o experimento CAST.

Mike Watson, astrônomo também da University of Leicester, mas que não se envolveu no estudo, declara que Fraser era um “cientista excepcional” e o mentor do trabalho. “A interpretação é bastante tentadora, e no lado humano todos nós gostaríamos que estivesse correta, já que seria um grande tributo ao George. Mas não é assim que se faz ciência”.

Este artigo foi reproduzido com permissão e foi publicado pela primeira vez em 17 de outubro de 2014.