p Crédito:NASA / JPL-Caltech / SwRI / MSSS / Kevin M. Gill
p Então você quer encontrar matéria escura, mas você não sabe para onde olhar. Um planeta gigante pode ser exatamente o tipo de detector de partículas de que você precisa! Felizmente, nosso sistema solar só tem alguns deles disponíveis, e o maior e mais próximo é Júpiter. Os pesquisadores Rebecca Leane (Stanford) e Tim Linden (Estocolmo) publicaram um artigo esta semana descrevendo como o gigante gasoso pode ser a chave para encontrar a indescritível matéria escura. p A natureza da matéria escura é um dos maiores mistérios da física atualmente. Ele interage gravitacionalmente - podemos vê-lo mantendo juntas galáxias que, de outra forma, se separariam - mas não parece interagir com a matéria normal de outras maneiras.
p As teorias mais populares postulam que a matéria escura é algum tipo de partícula que é muito pequena ou com interação muito fraca para ser facilmente observada. Aceleradores de partículas e experimentos com colisor foram configurados para esmagar partículas subatômicas; pesquisadores esperam ver quantidades inesperadas de energia faltando na colisão resultante, o que sugeriria alguma partícula desconhecida, possivelmente matéria escura, está escapando do detector. Até aqui, sem sorte.
p Mas a matéria escura deve estar presente na natureza também, e pode ser capturado gravitacionalmente por objetos com grandes poços de gravidade, como a Terra, o sol e Júpiter. Hora extra, matéria escura pode se acumular dentro de um planeta ou estrela até que haja densidade suficiente para que uma partícula de matéria escura possa atingir outra, aniquilando ambos. Mesmo que não possamos ver a própria matéria escura, devemos ser capazes de ver os resultados de tal colisão. Ele produziria radiação de alta energia na forma de raios gama.
p O Telescópio Espacial Fermi Gamma-ray. Crédito:NASA
p Entre no Telescópio Espacial Fermi Gamma-ray da NASA, lançado em 2008 em um foguete Delta II. Ele examina o céu em busca de fontes de raios gama há mais de uma década. Os pesquisadores Leane e Linden usaram o telescópio para observar Júpiter, e produziu a primeira análise da atividade de raios gama do planeta gigante. Eles esperavam ver evidências de excesso de raios gama criados pela aniquilação da matéria escura dentro de Júpiter.
p Como Leane explica, O tamanho e a temperatura de Júpiter o tornam um detector de matéria escura ideal. "Como Júpiter tem uma grande área de superfície em comparação com outros planetas do sistema solar, ele pode capturar mais matéria escura ... Você pode então se perguntar por que não usar apenas o sol ainda maior (e muito próximo). Nós vamos, a segunda vantagem é que, como Júpiter tem um núcleo mais frio que o sol, dá às partículas de matéria escura menos estímulo térmico. Isso em parte pode impedir que a matéria escura mais clara evapore de Júpiter, que teria evaporado do sol. "
p O estudo inicial de Leane e Linden sobre Júpiter ainda não encontrou matéria escura. Contudo, havia um excitante excesso de raios gama em baixos níveis de energia, que vai exigir melhores ferramentas para estudar adequadamente. "Estamos realmente esticando os limites de Fermi para analisar essas gamas de baixa energia, "disse Leane." Olhando para a frente, será interessante ver se os próximos telescópios de raios gama MeV, como AMEGO e e-ASTROGAM, encontram algum raio gama de Júpiter, especialmente na extremidade inferior de nossa análise, onde o desempenho de Fermi sofre. Talvez Júpiter ainda tenha alguns segredos para compartilhar. "
p Ambos os telescópios AMEGO e e-ASTROGRAM ainda estão na fase de conceito, mas podem ser apenas as ferramentas necessárias para encontrar matéria escura, e Júpiter pode ser apenas o objeto de destino para encontrá-lo.
p O canto superior esquerdo mostra as contagens de raios gama em uma região de 45 graus ao redor de Júpiter. O canto superior direito mostra a mesma parte do céu quando Júpiter não está lá (o fundo). O canto inferior esquerdo mostra as contagens de raios gama restantes quando o fundo é subtraído. O canto inferior direito mostra o tamanho e a posição de Júpiter do Telescópio Fermi. Se houvesse excesso de raios gama, o mapa inferior esquerdo deve ter se iluminado na posição de Júpiter. Nesses níveis de energia, não fez, embora tenha ocorrido em níveis de energia mais baixos, levando à necessidade de mais observação com novos telescópios. Crédito:Rebecca Leane e Tim Linden
p Leane e outro colega, Juri Smirnov (estado de Ohio), acho que uma técnica semelhante também poderia ser usada para procurar por matéria escura em exoplanetas como Júpiter ou estrelas anãs marrons frias.
p Exoplanetas e anãs marrons mais perto do centro da galáxia, onde há densidades mais altas de matéria escura, deve parecer mais quente no infravermelho do que planetas e estrelas mais distantes, devido à aniquilação mais frequente de matéria escura em seus núcleos. O Telescópio Espacial James Webb pode ser capaz de fornecer um levantamento infravermelho de planetas suficientes para corroborar esta teoria.
p Se encontrarmos evidências de matéria escura em um exoplaneta, ou em nosso próprio gigante gasoso perto de casa, tal descoberta marcaria um grande salto em nosso modelo do universo. Não há garantia de qualquer um, mas certamente vale a pena dar uma olhada, e a base para a busca está sendo lançada agora.
