O telescópio James Webb foi usado pela primeira vez para procurar partículas de matéria escura leve que podem interagir com a matéria comum por meio de forças diferentes da gravidade. Para isso, os cientistas usaram imagens de calibração do telescópio tiradas em dezembro de 2021, logo após seu lançamento ao espaço. Os dados do Webb facilitaram o trabalho futuro dos cientistas, eliminando toda uma gama de candidatos ao papel da matéria escura leve.
Fonte da imagem: AI generation Grok 3/3DNews
Hoje, os cientistas praticamente não têm dúvidas de que a matéria escura é composta por partículas, não por um campo. Em outras palavras, é uma substância, para usar a expressão russa. Muitas hipóteses foram propostas para explicar as propriedades dessa substância e seu lugar no Universo. Experimentos e observações nos permitem identificar discrepâncias nessas hipóteses, descobrindo, entre outras coisas, que tipo de matéria escura não pode ser. O experimento com imagens de calibração Webb é do mesmo tipo — ele estreitou o campo de busca por partículas bastante específicas de matéria escura, apontando as áreas onde definitivamente não vale a pena procurar e nas quais não há sentido em desperdiçar recursos.
No futuro, a NASA está considerando a possibilidade da missão DarkNESS (Exploração de Matéria Escura e Neutrinos com Sensibilidade Espectroscópica), que criará um pequeno satélite para monitorar o centro da nossa galáxia. Acredita-se que a matéria escura esteja mais concentrada no centro das galáxias. A missão DarkNESS buscará variantes da luz, matéria escura com forte interação que pode interagir com a matéria comum não apenas por meio da gravidade. Isso abre a possibilidade de detectar partículas de matéria escura com detectores semicondutores convencionais, se tais partículas existirem. Os detectores do Webb, cobertos com filtros antes mesmo do telescópio começar a operar, também poderiam lidar parcialmente com essa tarefa. Eles não transmitiam luz, mas eram transparentes às partículas de matéria escura.
Os cientistas obtiveram essas imagens enquanto calibravam o instrumento NIRSpec. Utilizando matrizes sensíveis à luz feitas de mercúrio, cádmio e telúrio, os pesquisadores procuraram traços de “fótons escuros” e outras formas de matéria escura clara que pudessem interagir com elétrons. Os pesquisadores não encontraram traços de interação, o que lhes permitiu descartar a existência de uma ampla gama dessas partículas na faixa de massa de 10 MeV a 1 GeV. Este foi um passo importante no estudo da natureza da matéria escura.
Os resultados têm implicações para pesquisas futuras, incluindo a missão DarkNESS. Esta sonda espacial usará uma abordagem semelhante para procurar matéria escura. Dados do James Webb ajudarão a otimizar as observações do DarkNESS, refinando as faixas de massas e propriedades das partículas que devem ser estudadas. Dessa forma, o telescópio contribuiu não apenas para a astronomia, mas também para a física fundamental, refinando possíveis modelos de matéria escura.