A próxima Antena Espacial de Interferômetro a Laser (LISA) será um enorme instrumento que permitirá aos astrônomos estudar fenômenos, incluindo buracos negros colidindo e ondas gravitacionais se movendo através do espaço-tempo. Pesquisadores da Universidade de Zurique descobriram que o LISA também pode lançar luz sobre a evasiva partícula de matéria escura.

O Laser Interferometer Space Antenna (LISA) permitirá aos astrofísicos observar as ondas gravitacionais emitidas por buracos negros quando colidem ou capturam outros buracos negros. O LISA consistirá em três espaçonaves orbitando o sol em uma formação triangular constante. As ondas gravitacionais que passam distorcem ligeiramente os lados do triângulo, e essas distorções mínimas podem ser detectadas por feixes de laser conectando a espaçonave. LISA poderia, portanto, adicionar um novo sentido à percepção dos cientistas do universo e capacitá-los a estudar fenômenos invisíveis em diferentes espectros de luz.

Cientistas do Centro de Astrofísica Teórica e Cosmologia da Universidade de Zurique, junto com colegas da Grécia e do Canadá, descobriram que o LISA não será apenas capaz de medir essas ondas não estudadas anteriormente, mas também pode ajudar a desvendar segredos sobre a matéria escura.

Acredita-se que as partículas de matéria escura representem aproximadamente 85% da matéria do universo. Contudo, eles ainda são apenas hipotéticos - o nome se refere à sua indefinição. Mas os cálculos mostram que muitas galáxias seriam dilaceradas em vez de girar se não fossem mantidas juntas por uma grande quantidade de matéria escura.

Isso é especialmente verdadeiro para galáxias anãs. Embora essas galáxias sejam pequenas e tênues, eles também são os mais abundantes no universo. O que os torna particularmente interessantes para os astrofísicos é que suas estruturas são dominadas por matéria escura, tornando-os laboratórios naturais para estudar esta forma indescritível de matéria.

Buracos negros e matéria escura estão conectados

Em um novo estudo relatado em Cartas de jornal astrofísico , UZH Ph.D. o estudante Tomas Ramfal conduziu simulações de computador de alta resolução do nascimento de galáxias anãs, produzindo resultados surpreendentes. Calculando a interação da matéria escura, estrelas e os buracos negros centrais dessas galáxias, a equipe de cientistas de Zurique descobriu uma forte ligação entre as taxas de fusão desses buracos negros e a quantidade de matéria escura no centro das galáxias anãs. Medir as ondas gravitacionais emitidas pela fusão de buracos negros pode, portanto, fornecer dicas sobre as propriedades da partícula de matéria escura hipotética.

A conexão recém-descoberta entre os buracos negros e a matéria escura pode agora ser descrita de uma forma matemática e exata pela primeira vez. Lucio Mayer, o líder do grupo, diz, "A matéria escura é a qualidade distintiva das galáxias anãs. Portanto, há muito suspeitávamos que isso também deveria ter um efeito claro nas propriedades cosmológicas."

A conexão chega em um momento oportuno, já que os preparativos para o projeto final do LISA estão em andamento. Os resultados preliminares das simulações dos pesquisadores foram recebidos com entusiasmo nas reuniões do consórcio LISA. A comunidade da física vê o novo uso de observações de ondas gravitacionais como uma nova perspectiva promissora para uma das maiores futuras missões espaciais europeias, que deve ser lançado em cerca de 15 anos e pode ligar cosmologia e física de partículas - o incrivelmente grande e o inimaginavelmente pequeno.