Uma teia que passa por infinitos espaços intergalácticos, uma densa floresta cósmica iluminada por luzes muito distantes e um enorme enigma a resolver. Esses são os ingredientes pitorescos de uma pesquisa científica - realizada por uma equipe internacional composta por pesquisadores da International School for Adavnced Studies (SISSA) e do Centro Internacional Abdus Salam de Física Teórica (ICTP), em Trieste, o Instituto de Astronomia de Cambridge e a Universidade de Washington - que agrega um elemento importante para a compreensão de um dos componentes fundamentais do nosso Universo:a matéria escura.
Para estudar suas propriedades, cientistas analisaram a interação da "teia cósmica" - uma rede de filamentos formada por gás e matéria escura presente em todo o Universo - com a luz vinda de quasares e galáxias muito distantes. Os fótons interagindo com o hidrogênio dos filamentos cósmicos criam muitas linhas de absorção definidas como "floresta Lyman-alfa". Esta interação microscópica consegue revelar várias propriedades importantes da matéria escura em distâncias cosmológicas. Os resultados apoiam ainda mais a teoria da matéria escura fria, que é composto de partículas que se movem muito lentamente. Além disso, pela primeira vez, eles destacam a incompatibilidade com outro modelo, ou seja, o Fuzzy Dark Matter, para o qual as partículas de matéria escura têm velocidades maiores.
A pesquisa foi realizada por meio de simulações realizadas em supercomputadores paralelos internacionais e foi publicada recentemente em Cartas de revisão física .
Embora constituindo uma parte importante do nosso cosmos, a matéria escura não é diretamente observável, não emite radiação eletromagnética e é visível apenas por meio de efeitos gravitacionais. Além do mais, sua natureza permanece um mistério profundo. As teorias que tentam explorar esse aspecto são várias. Nesta pesquisa, cientistas investigaram dois deles:a chamada Matéria Escura Fria, considerado um paradigma da cosmologia moderna, e um modelo alternativo chamado Fuzzy Dark Matter (FDM), em que a matéria escura é considerada composta de bósons ultraleves fornecidos com uma pressão não desprezível em pequenas escalas. Para realizar suas investigações, cientistas examinaram a teia cósmica analisando a chamada floresta Lyman-alfa. A floresta Lyman-alpha consiste em uma série de linhas de absorção produzidas pela luz vinda de fontes muito distantes e extremamente luminosas, que passa pelo espaço intergaláctico ao longo de seu caminho em direção aos telescópios da Terra. A interação atômica dos fótons com o hidrogênio presente nos filamentos cósmicos é usada para estudar as propriedades do cosmos e da matéria escura a distâncias enormes.
Por meio de simulações realizadas com supercomputadores, pesquisadores reproduziram a interação da luz com a teia cósmica. Assim, eles foram capazes de inferir algumas das características das partículas que compõem a matéria escura. Mais em particular, evidências mostraram pela primeira vez que a massa das partículas, que supostamente compõem a matéria escura de acordo com o modelo FDM, não é consistente com a Floresta Lyman-alpha observada pelo telescópio Keck (Havaí, EUA) e o Very Large Telescope (European Southern Observatory, Chile). Basicamente, o estudo parece não confirmar a teoria da Fuzzy Dark Matter. Os dados, em vez de, apoiar o cenário idealizado pelo modelo da Cold Dark Matter.
Os resultados obtidos - dizem os cientistas - são importantes porque permitem construir novos modelos teóricos de descrição da matéria escura e novas hipóteses sobre as características do cosmos. Além disso, esses resultados podem fornecer indicações úteis para a realização de experimentos em laboratórios e podem orientar os esforços de observação destinados a fazer progressos neste fascinante tema científico.
