A matéria escura se manifesta apenas em interações gravitacionais, o que a torna invisível no espectro eletromagnético. É possível desvendar seus segredos sem obter diretamente dados sobre a matéria escura? Os pulsares podem ajudar nisso, os cientistas têm certeza. Os pulsos de ondas de rádio desses relógios naturais se propagam ao longo da curvatura do espaço-tempo e respondem a perturbações gravitacionais de aglomerados de matéria escura.
Representação artística de um pulsar. Fonte da imagem: NASA Goddard/Walt Feimer
Pesquisadores da Universidade de Notre Dame (EUA) estudaram 65 pulsares do catálogo Parkes Pulsar Timing Array, cujos dados são coletados pelo rádio observatório de mesmo nome na Austrália. A ideia era que a curvatura do espaço-tempo sob a influência de um aglomerado de matéria escura introduziria um atraso no pulso de rádio de qualquer pulsar. Podemos medir esse atraso de alguns nanossegundos usando relógios atômicos na Terra e dados coletados de pulsares, que servem como faróis no Universo e são inimaginavelmente precisos em nossa escala de tempo.
Os pulsares são estrelas de nêutrons, os núcleos de estrelas massivas mortas, muitas vezes maiores que o nosso Sol. Se durante a rotação axial eles direcionarem os pólos em direção à Terra, então detectamos um pulso de rádio proveniente da liberação de energia. Massas de matéria no caminho dos pulsos de rádio – comuns e escuras – curvam o espaço-tempo e tornam o caminho do feixe de rádio mais longo, como se ele não estivesse se movendo em linha reta, mas ao longo de um caminho indireto. Há um atraso na chegada do impulso, o que permite avaliar a massa que causou a perturbação do espaço-tempo. E se naquele lugar do espaço não houver nenhum objeto visível, por exemplo, uma estrela ou um aglomerado de estrelas, então a matéria escura invisível pode estar escondida ali.
Nos dados de 65 pulsares, os cientistas encontraram 12 anomalias encorajadoras que apontavam para mudanças e atrasos em pulsares previamente detectados pelo radiotelescópio. A Terra, o Sol e os pulsares estão obviamente em constante movimento no espaço, criando cada vez mais novas condições para observações. Todas as mudanças na duração dos pulsos do pulsar criam uma imagem do espaço-tempo entre esses objetos, que os cientistas estão tentando decifrar.
Visualização de ondas gravitacionais produzidas por buracos negros supermassivos. Fonte da imagem: nanograv.org
Este trabalho também tem outro significado. Há cerca de um ano, o registro de ondas gravitacionais de baixa frequência – uma espécie de ondulações do espaço-tempo no Universo – foi confirmado pela primeira vez. É quase como uma rede de espaço-tempo que, como a radiação cósmica de fundo em micro-ondas, pode fornecer informações sobre processos logo após o Big Bang e posteriormente. Os dados sobre os atrasos dos sinais dos pulsares poderiam ajudar a eliminar o ruído gravitacional – o efeito interferente da matéria escura nestas ondulações – o que melhoraria a precisão das medições de outros fenómenos, como as fusões de buracos negros no início do Universo e os processos que envolvem o negro primordial. buracos.