Cientistas estabelecem limites mais rígidos para a vida útil da matéria escura

Procurar matéria escura é como procurar um gato preto em um quarto escuro, especialmente se não houver nenhum gato lá. Mas a matéria escura parece existir no Universo, seja ela qual for. E agora os cientistas estabeleceram os limites mais rígidos para a duração de sua existência. Afinal, na ciência, mesmo sem descobrir algo, é possível tirar conclusões de longo alcance. Por exemplo, qual é a taxa de decaimento da matéria escura ou quanto tempo ela pode sobreviver no Universo.

A matéria escura tem seu próprio espectro, o que dá uma chance de detectá-la. Fonte da imagem: Universidade Metropolitana de Tóquio

A descoberta foi feita por uma equipe de cientistas da Universidade Metropolitana de Tóquio. Eles combinaram modelos de matéria escura e observações usando espectrômetros de última geração pela primeira vez. Os cientistas se concentraram na busca por uma versão leve da matéria escura, as chamadas partículas ALP ou partículas semelhantes a áxions. Estes são alguns dos candidatos promissores para a matéria escura cujos modelos foram bem desenvolvidos.

Uma das propriedades esperadas das partículas ALP é o decaimento espontâneo com a emissão de luz (fótons). Os cientistas presumiram que o espectro de luz da decomposição das partículas ALP seria um pouco diferente do espectro usual, por exemplo, da luz zodiacal espalhada ou do brilho da atmosfera da Terra aquecida pelo Sol. Esta é a faixa do infravermelho próximo na qual as partículas de ALP devem emitir espectros característicos após o decaimento. O problema é que a luz infravermelha próxima está repleta de interferências.

Cientistas no Japão desenvolveram uma técnica de observação que, quando combinada com espectrógrafos de infravermelho próximo de última geração, pode ajudar a encontrar os espectros estreitos que acompanham o decaimento das partículas ALP. Os pesquisadores usaram o espectrógrafo WINERED no telescópio Magellan de 6,5 metros no Chile. No futuro, eles esperam ter acesso aos espectrógrafos do Telescópio Espacial James Webb. Eles coletaram luz de duas galáxias satélites anãs da Via Láctea: Leo V e Tucana II. A análise não revelou nenhum sinal de decaimento das partículas de matéria escura (partículas ALP), mas nos permitiu estabelecer limites no limite inferior de sua vida útil ou na frequência superior de decaimento.

O novo e mais rigoroso limite inferior até o momento para o tempo de vida das partículas ALP em segundos é 10 com 25–26 zeros após a vírgula decimal, ou 10 a 100 milhões de vezes a idade do Universo. E embora cada partícula individual de matéria escura possa viver aparentemente para sempre em comparação com o Universo, de acordo com as leis da física quântica elas ainda decaem, e esta é uma chance de detectar sua presença e encerrar a questão do século na astrofísica.