A Lua ajudará cientistas japoneses a procurar matéria escura.

A busca pela matéria escura até agora não teve sucesso, embora ela deva representar aproximadamente 80% da matéria do Universo. Portanto, toda a estratégia de busca se baseia na certeza de que o proverbial “gato preto em um quarto escuro” realmente existe — só precisamos descobrir como capturá-lo. Segundo cientistas japoneses, radiotelescópios na Lua podem ajudar. Uma simulação mostrou que tipo de sinal procurar e, na Lua, isso pode ser feito com interferência mínima.

Fonte da imagem: Universidade de Tsukuba

O universo surgiu há aproximadamente 13,8 bilhões de anos como resultado do Big Bang, um evento acompanhado pela rápida expansão do espaço-tempo. Aproximadamente 400.000 anos depois, iniciou-se um período conhecido como “era das trevas”, com duração aproximada de 100 milhões de anos e caracterizado pela ausência de estrelas e galáxias. Durante esse período, nuvens de gás, compostas principalmente por átomos de hidrogênio, dominaram o universo, que, segundo cálculos dos cientistas, emitiu ondas de rádio fracas com comprimento de onda de 21 centímetros. Essas ondas são consideradas uma fonte potencial de informações importantes sobre a evolução inicial do universo e sua composição, incluindo a misteriosa matéria escura.

Pesquisadores da Universidade de Tsukuba e da Universidade de Tóquio usaram métodos de modelagem numérica para prever a intensidade do sinal de 21 centímetros em vários cenários de distribuição de matéria escura. Usando um supercomputador, a equipe reproduziu a dinâmica do gás e da matéria escura no universo primitivo durante a “era das trevas”. As simulações incluíram modelos de matéria escura fria e quente. Isso permitiu uma precisão sem precedentes no cálculo da intensidade das principais ondas de rádio e abriu novas perspectivas para a interpretação de observações futuras.

Os principais resultados das simulações mostram que o gás hidrogênio, durante a “era das trevas”, gerou um sinal de rádio característico com uma temperatura de brilho de cerca de 1 milikelvin (um milésimo de grau Kelvin) na emissão de rádio média do céu. Além disso, a matéria escura, ao formar estruturas não homogêneas no espaço, deve ter causado variações nesse sinal.de amplitude semelhante, o que permitiria distinguir claramente essa influência da interferência de fundo. Os cientistas acreditam que a análise do sinal global em uma ampla faixa de frequência — aproximadamente 45 MHz — permitirá determinar com precisão a massa e a velocidade das partículas de matéria escura, o que representaria um avanço na compreensão das propriedades fundamentais dessa substância.

Esses cálculos estão impulsionando planos para implantar radiotelescópios na superfície lunar, onde a ausência de interferência típica da Terra e da civilização humana permitirá observações altamente precisas. Em particular, o projeto japonês Tsukuyomi prevê a construção de radiotelescópios na Lua para detectar um sinal fraco de 21 centímetros. O sucesso dessa missão pode mudar radicalmente nossa compreensão da matéria escura.