Cientistas encontraram a matéria que faltava no Universo – ela estava lá o tempo todo

A matéria comum, o material que compõe estrelas, planetas e pessoas, representa apenas 16% do universo. Mas apenas uma pequena fração dessa matéria está precisamente localizada. Onde está o restante da matéria é uma questão que só os teóricos conseguem responder há muito tempo. Agora, um novo estudo realizado por cientistas do Caltech lançou luz sobre a distribuição real da matéria visível no universo. De fato, eles descobriram tudo.

Fonte da imagem: Caltech

O radiotelescópio DSA-110 do Instituto de Tecnologia da Califórnia ajudou a coletar dados sobre a distribuição de matéria comum (bariônica) no espaço. A matéria visível emite luz em vários comprimentos de onda e, portanto, pode ser detectada. Outro ponto é que, por estar espalhada pelo volume incrivelmente grande do Universo, ela é principalmente uma “névoa” difícil de detectar a distâncias de centenas de milhões e bilhões de anos-luz.

Felizmente, o Universo encontrou alguns tipos de holofotes que literalmente ajudaram a iluminar a matéria “perdida”. Como tais faróis, os astrônomos do Caltech usaram fontes de rajadas rápidas de rádio (FRBs). Essas rajadas em si permanecem um mistério, mas para seu uso como holofotes, a natureza de sua origem não é importante. O principal é que as FRBs emitem um poderoso pulso de rádio através do espaço, que é refratado ao encontrar a matéria dispersa.

Quando as ondas de rádio de rajadas rápidas de rádio chegam à Terra, elas são espalhadas em diferentes comprimentos de onda, assim como um prisma transforma a luz do sol em um arco-íris. O grau desse espalhamento — ou dispersão — depende da quantidade de matéria no caminho da luz.

Para o estudo, foram selecionadas 69 rajadas rápidas de rádio, cujas coordenadas já haviam sido determinadas com precisão suficiente. No total, a ciência conhece mais de mil eventos desse tipo, mas as fontes da maioria deles permanecem desconhecidas. Neste trabalho, as rajadas de rádio “iluminaram” a estrutura da distribuição da matéria no espaço. A FRB mais distante estava localizada a uma distância de 9,1 bilhões de anos-luz, e a mais próxima estava a 11,7 milhões de anos-luz da Terra.

Os resultados mostraram que 76% da matéria comum do Universo está no espaço intergaláctico. Cerca de 15% está concentrada nos halos das galáxias, e o restante está dentro das próprias galáxias, em estrelas e gás galáctico frio. Essa distribuição é consistente com previsões de modelos cosmológicos complexos, mas ainda não foi confirmada por observações diretas.

As descobertas ajudarão os pesquisadores a entender melhor como as galáxias se formam e evoluem, e demonstrarão a rapidez com que as explosões de rádio podem ser usadas para resolver problemas importantes em cosmologia, como a determinação da massa dos neutrinos. O Modelo Padrão da física prevê que os neutrinos não devem ter massa, mas observações mostram que eles têm, embora muito pequena. Conhecer essa massa com precisão pode levar à descoberta de novas leis físicas que vão além do Modelo Padrão.

O verdadeiro avanço, no entanto, é esperado com o comissionamento de um novo radiotelescópio mais potente, o DSA-2000, cuja construção está prevista para o deserto de Nevada. Este instrumento será capaz de localizar até 10.000 rajadas rápidas de rádio por ano, o que aumentará significativamente seu valor como ferramenta para o estudo da matéria comum e ajudará a compreender melhor a natureza das próprias FRBs.