p Com que rapidez a matéria escura perto da Terra está girando? A velocidade da matéria escura tem consequências de longo alcance para a pesquisa astrofísica moderna, mas essa propriedade fundamental iludiu os pesquisadores por anos. p Em um artigo publicado em 22 de janeiro na revista Cartas de revisão física , uma equipe internacional de astrofísicos forneceu a primeira pista:a solução para este mistério, acontece que, encontra-se entre algumas das estrelas mais antigas da galáxia.

p "Essencialmente, essas velhas estrelas agem como velocímetros visíveis para a matéria escura invisível, medindo sua distribuição de velocidade perto da Terra, "disse Mariangela Lisanti, professor assistente de física na Universidade de Princeton. "Você pode pensar nas estrelas mais antigas como um traçador luminoso para a matéria escura. A própria matéria escura que nunca veremos, porque não está emitindo luz em nenhum grau observável - é apenas invisível para nós, é por isso que tem sido tão difícil dizer algo concreto sobre isso. "

p A fim de determinar quais estrelas se comportam como as partículas invisíveis e indetectáveis ​​de matéria escura, Lisanti e seus colegas recorreram a uma simulação de computador, Eris, que usa supercomputadores para replicar a física da Via Láctea, incluindo matéria escura.

p "Nossa hipótese era que há algum subconjunto de estrelas que, por algum motivo, corresponderá aos movimentos da matéria escura, "disse Jonah Herzog-Arbeitman, um graduando e um co-autor no artigo. Seu trabalho com Lisanti e seus colegas no verão após seu primeiro ano em Princeton se tornou um de seus trabalhos júnior e contribuiu para este artigo de jornal.

p Herzog-Arbeitman e Lina Necib no Instituto de Tecnologia da Califórnia, outro co-autor do artigo, gerou vários gráficos a partir de dados de Eris que compararam várias propriedades da matéria escura com propriedades de diferentes subconjuntos de estrelas.

p Seu grande avanço veio quando eles compararam a velocidade da matéria escura com a de estrelas com diferentes "metalicalidades, "ou proporções de metais pesados ​​para elementos mais leves.

p A curva que representa a matéria escura combinou perfeitamente com as estrelas que têm menos metais pesados:"Vimos tudo se alinhar, "Lisanti disse.

p "Foi um daqueles grandes exemplos de uma ideia bastante razoável funcionando muito bem, "Disse Herzog-Arbeitman.

p Os astrônomos sabem há décadas que a metalicidade pode servir como um substituto para a idade de uma estrela, uma vez que metais e outros elementos pesados ​​são formados em supernovas e na fusão de estrelas de nêutrons. As pequenas galáxias que se fundiram com a Via Láctea normalmente têm comparativamente menos desses elementos pesados.

p Em retrospecto, a correlação entre a matéria escura e as estrelas mais antigas não deve ser surpreendente, disse Necib. "A matéria escura e essas estrelas velhas têm as mesmas condições iniciais:elas começaram no mesmo lugar e têm as mesmas propriedades ... então, no final do dia, faz sentido que ambos atuam apenas por meio da gravidade, " ela disse.

p Por que isso importa

p Desde 2009, pesquisadores têm tentado observar a matéria escura diretamente, colocando material muito denso - geralmente xenônio - no subsolo e esperando que a matéria escura que flui pelo planeta interaja com ele.

p Lisanti comparou esses experimentos de "detecção direta" a um jogo de bilhar:"Quando uma partícula de matéria escura se espalha por um núcleo em um átomo, a colisão é semelhante a duas bolas de bilhar se chocando. Se a partícula de matéria escura for muito menos massiva do que o núcleo, então o núcleo não se moverá muito após a colisão, o que torna muito difícil perceber que algo aconteceu. "

p É por isso que restringir a velocidade da matéria escura é tão importante, ela explicou. Se as partículas de matéria escura forem lentas e claras, eles podem não ter energia cinética suficiente para mover as "bolas de bilhar" nucleares, mesmo se eles baterem em um.

p "Mas se a matéria escura entrar se movendo mais rápido, vai ter mais energia cinética. Isso pode aumentar a chance de que, nessa colisão, o recuo do núcleo vai ser maior, então você seria capaz de ver, "Lisanti disse.

p Originalmente, os cientistas esperavam ver interações de partículas suficientes - bolas de bilhar em movimento suficientes - para serem capazes de derivar a massa e a velocidade das partículas de matéria escura. Mas, Lisanti disse, "não vimos nada ainda."

p Então, em vez de usar as interações para determinar a velocidade, pesquisadores como Lisanti e seus colegas esperam inverter o roteiro, e use a velocidade para explicar por que os experimentos de detecção direta ainda não detectaram nada.

p A falha - pelo menos até agora - dos experimentos de detecção direta leva a duas questões, Disse Lisanti. "Como vou descobrir quais são as velocidades dessas coisas?" e "Não vimos nada porque há algo diferente na distribuição da velocidade do que esperávamos?"

p Ter uma maneira completamente independente de calcular a velocidade da matéria escura pode ajudar a esclarecer isso, ela disse. Mas por enquanto, é apenas teórico. A astronomia do mundo real não alcançou a riqueza de dados produzidos pela simulação Eris, então Lisanti e seus colegas ainda não sabem quão rápido as estrelas mais antigas de nossa galáxia estão se movendo.

p Felizmente, que as informações estão sendo reunidas agora pelo telescópio Gaia da Agência Espacial Europeia, que escaneia a Via Láctea desde julho de 2014. Até agora, informações sobre apenas um pequeno subconjunto de estrelas foram liberadas, mas o conjunto de dados completo incluirá muito mais dados sobre quase um bilhão de estrelas.

p "A riqueza de dados no horizonte de pesquisas estelares atuais e futuras fornecerá uma oportunidade única de compreender esta propriedade fundamental da matéria escura, "Lisanti disse.